Vie universitaire

Au coeur des sciences arctiques

Une panoplie d'outils numériques aide les chercheurs de l'Université à caractériser, analyser et comprendre les effets du réchauffement du climat au Nunavik

Été 2012. L'étudiant Jonathan Leblanc actionne un système LiDAR au-dessus de la vallée de Tasiapik, au Nunavik.
La télédétection par laser, les profils de géoradar, les levés sismiques, la modélisation tridimensionnelle, voire la télémétrie environnementale: les moyens techniques ultramodernes ne manquent pas aux chercheurs de l'Université qui suivent de près l'évolution du territoire du Grand Nord québécois en cette ère de changements climatiques.

«Je vais dans le Nunavik chaque année depuis plus de 30 ans et j'y ai observé deux changements majeurs, explique Richard Fortier, professeur au Département de géologie et de génie géologique, et membre-chercheur du Centre d'études nordiques (CEN). D'abord, les 14 communautés inuites du Québec nordique, sur les rives des baies d'Hudson et d'Ungava, ont connu un développement marqué en ce qui concerne les habitations, les services et les infrastructures. Ensuite, le territoire a subi une transformation graduelle due au réchauffement du climat depuis les années 1990 jusqu'au début des années 2000. On parle d'un réchauffement supérieur à deux degrés Celsius.»

Un sol gelé en permanence, ou pergélisol, a de tout temps caractérisé cette lointaine région froide. Cela est de moins en moins vrai depuis que ce réchauffement climatique affecte la stabilité du pergélisol. Le niveau de dégradation varie toutefois selon les types de matériaux dans lesquels le pergélisol s'est formé. Lorsque le pergélisol dégèle, l'eau de fonte de la glace de sol migre, ce qui cause des tassements du sol. Dans le cadre des suivis qu'il assure, le professeur Fortier a mesuré, à certains endroits au Nunavik, des tassements de plus de 1,5 mètre au cours des 15 dernières années. Ces tassements peuvent toucher notamment les écosystèmes, les habitations et les remblais routiers.

«Lorsque les dépressions se remplissent d'eau, il y a une transformation radicale d'un environnement terrestre à un environnement lacustre, indique-t-il. Le réseau d'écoulement des eaux est aussi modifié. Sous un climat plus chaud, la végétation croît plus rapidement.»

Le jeudi 20 octobre, à la bibliothèque Gabrielle-Roy de Québec, Richard Fortier a donné une conférence grand public sur l'utilisation d'outils numériques pour analyser et comprendre les effets du réchauffement du climat dans le Québec nordique. Le système LiDAR (Light Detection and Ranging) en est un. «Le balayage du terrain par le faisceau laser de ce système permet de créer un modèle numérique d'élévation de la surface du sol à très haute résolution, comme une carte topographique», souligne-t-il.

Chaque année, le professeur se rend avec son équipe à Umiujaq, sur la côte est de la baie d'Hudson. Sur la crête d'une cuesta, à plus de 250 mètres de hauteur, les chercheurs utilisent le LiDAR pour évaluer la dégradation du pergélisol dans la vallée Tasiapik en contrebas. «La vallée est remplie de dépôts quaternaires susceptibles au gel qui sont très riches en glace, précise-t-il. Les modèles réalisés d'une année à l'autre à partir des données recueillies nous aident à déterminer les impacts du réchauffement climatique dans le secteur.»

Le géoradar est constitué de deux antennes déposées à la surface du sol. L'une émet une onde électromagnétique qui se propage dans le sol. L'autre reçoit l'onde en question lorsqu'elle est réfléchie vers la surface, par exemple après avoir rebondi sur la nappe phréatique. «Le géoradar, indique Richard Fortier, donne une image de la stratigraphie du milieu.»

Les levés sismiques apportent également des informations sur le sous-sol. «On génère une onde sismique en surface qui va se propager dans le sous-sol, dit-il. Des géophones très sensibles aux vibrations, placés à la surface du sol, vont détecter le passage de l'onde et produire des données.»

Le Centre d'études nordiques gère un réseau d'une centaine de stations climatologiques disséminées entre le sud du Québec et le Haut-Arctique. Ces stations mesurent notamment les températures de l'air et du sol, ainsi que les averses de pluie et de neige. Une grande partie des données scientifiques utiles au suivi de l'évolution du climat en territoire nordique provient de ces stations. «Ces informations sont fondamentales pour comprendre ce qui se passe», affirme le professeur.

Au Département de géologie et de génie géologique, Richard Fortier et ses collègues chercheurs disposent d'ordinateurs puissants capables de compiler et de traiter de grands volumes de données obtenues périodiquement sur le Nord. Ces informations proviennent de capteurs in situ, notamment ceux installés dans les stations climatologiques. Les données sont soit transmises au CEN par voie satellitaire, soit récupérées chaque année par les chercheurs.

«Avec nos outils et les données recueillies, nous pouvons créer des modèles géologiques conceptuels en trois dimensions, souligne-t-il. Mes collègues en hydrogéologie utilisent ensuite ces modèles pour simuler l'écoulement de l'eau souterraine et le régime thermique du pergélisol. Ces simulations nous permettent d'expliquer la dégradation du pergélisol. Avec des scénarios de changements climatiques, nous pouvons même anticiper ce qui va se passer dans le futur.»

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