Évaluation des impacts de la dégradation du pergélisol sur l'habitat de l'ours polaire

Justification de l’activité

Les tourbières hautes gelées sont essentielles comme sites de mise bas des ourses polaires et sites de fourrage hivernal des caribous femelles qui vivent dans les basses-terres de la baie d’Hudson. Si le réchauffement climatique observé au cours du dernier siècle se poursuit, ces tourbières vont fondre, s’affaisser et se transformer en tourbières basses humides. Ce changement d’habitat peut également faciliter l’écoulement des précipitations et des eaux de fonte de la neige dans la baie d’Hudson. Comprendre les effets des changements climatiques sur la précarité des tourbières pergélisolées permettra de prévoir les conséquences biologiques et physiques défavorables des changements climatiques.

Leaders: Dr. Larry Dyke and Wendy Sladen

Le sujet

Étendue des principaux types de terres humides et emplacements des installations de mesure de la température au sol du parc national Wapusk. Image agrandie

Les basses-terres de la baie d’Hudson, qui la bordent à partir de Churchill, au Manitoba, jusqu’au sud de la baie James, en Ontario, constituent la région la plus vaste de tourbières épaisses au Canada. Les tourbières permettent au pergélisol de s’étendre vers le sud en raison de la variation annuelle de la conductivité thermique de la tourbe associée aux tourbières hautes. Ces dernières sont caractérisées par un relief d’environ un mètre, et s’assèchent pendant l’été, ce qui fait baisser la conductivité thermique de la tourbe de surface. Le retour de la glace et l’enlèvement de la neige sous l’effet des vents hivernaux instaurent des conditions plus humides qui accentuent la perte de chaleur en hiver. Bien que ces caractéristiques thermiques uniques assurent une extension du pergélisol vers le sud, celui‑ci est en fait le résultat des conditions plus froides qui régnaient il y a un ou plusieurs siècles. Tout processus qui altère les propriétés thermiques des tourbières hautes enclenchera ou accélérera probablement la dégradation du pergélisol.

Habituellement, les déclivités topographiques sont faibles dans les basses terres (environ 1 m/km en direction de la baie d’Hudson pour les basses-terres de la baie d’Hudson), ce qui souligne l’importance du type de basses terres dans le contrôle du drainage. Étant donné que les tourbières sont associées à une nappe phréatique, la perméabilité de la tourbe restreint l’écoulement de l’eau. Habituellement, les tourbières basses présentent des eaux stagnantes qui permettent un écoulement plus rapide en surface. C’est pourquoi les tourbières absorbent les précipitations et la neige fondue alors que les tourbières basses les font passer dans le réseau de drainage. Le pergélisol des tourbières hautes augmente la rétention de l’eau des tourbières. En plus de contrôler le drainage, les bords des tourbières hautes constituent des aires de mise bas pour les ourses polaires, et leurs surfaces procurent aux caribous des sites de fourrage; ces composants écologiques sont présents dans le parc national Wapusk.

Le dégel du pergélisol des tourbières en réponse à la poursuite du réchauffement du dernier siècle pourrait entraîner des changements importants des habitats et de l’hydrologie. Cette activité permet de recueillir des données sur la répartition du pergélisol dans les basses-terres du nord de la baie d’Hudson et sur la manière dont il peut influer sur la sensibilité biologique et physique des basses-terres de la baie d’Hudson aux changements climatiques.

Résultats

Jusqu’à présent, on ne disposait de données sur la température au sol du nord des basses-terres de la baie d’Hudson que pour les environs immédiats de Churchill. Au cours des deux dernières années, un transect d’installations de mesure de la température au sol à une profondeur d’environ 10 mètres a été mis en place depuis la côte de la baie d’Hudson, dans le nord du parc national Wapusk, jusqu’à un point situé à environ 50 km à l’intérieur des terres. Des installations sont aujourd’hui présentes dans les tourbières hautes, les tourbières basses, les étangs peu profonds et les crêtes de plage. Les données préliminaires de ces installations montrent que le pergélisol n’est pas continu, mais plutôt qu’il est très sensible à la profondeur de l’eau et à l’épaisseur de la neige au sol. En particulier, les bordures des zones de tourbes basses accumulent des épaisseurs de neige très supérieures à la quantité moyenne, et cet isolant hivernal entraîne l’absence de pergélisol. Si la tendance au réchauffement du dernier siècle se poursuit, il est probable que l’une des premières réactions du terrain sera une aggravation de la dégradation du pergélisol en bordure des zones de tourbière haute. À terme, ce processus pourrait entraîner l’effondrement complet des tourbières hautes et leur transformation en tourbières basses.

Les diagrammes de gauche montrent les profils mensuels de la température sous la surface du sol des principaux environnements de la baie d’Hudson (avril 2007 à avril 2008). Le pergélisol (sol à des températures égales ou inférieures à zéro degré Celsius) est plus susceptible de se trouver sous la surface des plateaux tourbeux (Figure 2) en raison de la faible conductivité thermique de la tourbe sèche en surface, en été, et de l’enlèvement de la neige isolante par le vent en hiver. Cependant, l’accumulation de neige en bordure des plateaux tourbeux (Figure 1) agit comme un isolant et réduit le refroidissement en hiver, ce qui empêche la formation de pergélisol puisque les températures du sol sont supérieures à zéro. Les bordures de plateau seront le point de départ d’autres zones de dégel du pergélisol en cas de réchauffement du climat. C’est pourquoi l’état des bordures de plateau tourbeux peut aider à déterminer l’effet du réchauffement du climat sur les tourbières. L’effondrement des bordures de plateau et la présence de bosquets d’arbres poussant le long des bordures seraient des indices de dégel. On a déjà des indications de cette situation le long de la frange sud du pergélisol dans les régions du centre du Manitoba et du nord de la Saskatchewan et de l’Alberta

Publications

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Vérifiez les publications plus récentes en GEOSCAN, la base de données des publications de la Commission géologique du Canada et du Centre canadien de télédétection.

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Dyke, L., 2008. Permafrost in Wapusk National Park - Summary of State of Knowledge; in-house report for Wapusk Research and Monitoring Conference, Winnipeg.

Dyke, L. and Sladen, W. Permafrost and peatland evolution in Wapusk National Park; paper intended for Arctic, presently submitted for internal review.