Influence de la couverture de glace des rivières en Arctique sur la chimie de l'eau et le transfert de carbone organique dissous

Details

Supervisors

Opfergelt, Sophie

Faculty

Faculté des bioingénieurs

Degree label

Master [120] : bioingénieur en sciences agronomiques, à finalité spécialisée

Abstract

frL’Arctique est l’une des régions du globe les plus touchées par le changement climatique. L’augmentation rapide des températures de l’air y provoque des bouleversements majeurs dans les dynamiques physiques, chimiques et biologiques, notamment à travers la perte saisonnière de la couverture de glace des rivières. Ce processus modifie la chimie des eaux de surface en influençant les apports de carbone organique dissous (DOC) et d’éléments minéraux issus des sols. Ces transferts sol-rivière sont particulièrement importants à surveiller car ils jouent un rôle clé dans la dynamique des flux d’éléments chimiques dans les environnements aquatiques arctiques. Dans ce contexte, comprendre l’évolution de la chimie de l’eau en lien avec la présence ou l’absence de glace devient essentiel pour anticiper les impacts du changement climatique sur les petits systèmes fluviaux. Alors que les grandes rivières arctiques (ordre ≥ 5) ont déjà fait l’objet d’études de suivi de la chimie de l’eau, les petites rivières d’ordre 1, qui sont pourtant situées au contact direct des sols soumis notamment au dégel du permafrost, restent largement méconnues. C’est dans cette optique que ce mémoire s’intéresse à l’influence de la couverture de glace des rivières sur la chimie de l’eau et le transport du DOC dans une rivière arctique d’ordre 1, Panguingue Creek, située en Alaska. Les objectifs sont (1) d’analyser les variations saisonnières des concentrations en DOC, en métaux, en cations solubles et en silicium choisis pour leur importance dans le fonctionnement chimique des rivières arctiques et leur réaction aux changements de saison, (2) de comprendre le rôle des colloïdes (particules très fines en suspension entre la phase dissoute et la phase particulaire) dans leur transport, et (3) de comparer ces dynamiques avec celles observées dans les rivières d’ordre ≥ 5. Les résultats montrent une forte variabilité saisonnière des concentrations en DOC et en éléments minéraux avec une mobilisation marquée au printemps. Les colloïdes jouent un rôle central dans leur transport, en facilitant la formation de complexes organo-métalliques. Cette dynamique dépend étroitement des conditions hydrologiques qui influencent la spéciation et la mobilité des éléments. La comparaison avec les rivières d’ordre ≥ 5 révèle que les rivières d’ordre 1 réagissent de manière plus rapide et plus marquée aux évènements gel et de dégel, ce qui les rend particulièrement pertinentes pour détecter les signaux précoces du réchauffement climatique. Ces observations confirment le rôle clé des rivières d’ordre 1 dans les cycles des éléments chimiques et soulignent la nécessité de les intégrer aux réseaux d’observations et aux modèles climatiques pour mieux anticiper l’évolution des flux biogéochimiques dans un Arctique en transition.