Advances in understanding the impact of climate change on talik development and solute transportation in permafrost environments

Enraisondel’amplificationarctique, lesrégionsarctiques etsubarctiques se réchauffentdeuxàquatre fois plus vite que la moyenne mondiale, ce qui entraîne le dégel du pergélisol et des changements dans l’écoulement des eaux souterraines en raison de la modification de la profondeur de la couche active et du momentoùelleseforme. Environuntiers de lapopulation du Yukon, desTerritoires du Nord-Ouest et du Nunavut dépend des ressources en eaux souterraines pour l’approvisionnement en eau domestique. Dans les régions arctiques et subarctiques, des contaminants précédemment immobilisés peuvent être mobilisés en raison du changement climatique, du dégel du pergélisol et de l’expansion de la couche active. L’établissement de nouvelles voies de contamination soulève des préoccupations importantes pour les communautés nordiques, étant donné qu’un grand nombre des 13 000 à 20 000 sites contaminés par l’industrie dans le Nord circumpolaire n’ont toujours pas été assainis. Dans le premier chapitre, j’utilise un modèle numérique des eaux souterraines intégrant l’écoulement des eaux souterraines, le transport d’énergie, le comportement dynamique du gel et du dégel et le transport de masse pour quantifier la façon dont la formation du talik affecte le momentetl’étenduedutransportdessolutésdanslepergélisoldiscontinu. Lesrésultats démontrent que le développement latéral du talik est un conduit primaire pour le transport des solutés, alors que les verticales ouvertes traversantes sont moins importantes pour le mouvement des solutés. En outre, la dégradation de la couche active atteint un point de basculement suivi d’un dégel rapide et complet du pergélisol. Dans le deuxième chapitre, j’évalue comment les changements dans les précipitations et le réchauffement de la surface terrestre à une station du réseau d’alerte avancé dans le Haut-Arctique canadien (63◦30’N) affectent le développement de la couche active et l’écoulement des eaux souterraines dans un lac. Mon modèle numérique utilise une prévision climatique CMIP5 à échelle réduite pour la température et les précipitations afin d’évaluer les changements de la couche active. Les résultats du modèle montrent que le couplage de la température annuelle moyenne et des précipitations influence principalement la dynamique des eaux souterraines de la couche active. Si le réchauffement est suffisant, le dégel et l’approfondissement de la couche active prolongent l’écoulement des eaux souterraines vers les masses d’eau de surface situées en aval. Dans le chapitre trois, j’examine comment le transport des contaminants est affecté par le changement de la dynamique de la couche active dû au réchauffement de la température de l’air.À l’aide d’un modèle numérique des eaux souterraines qui inclut le transport de solutés et la dynamique du gel et du dégel, je simule un environnement continu de pergélisol avec une décharge non revêtue qui laisse échapper différents contaminants. Entraînées par un taux de réchauffement linéaire, les simulations examinent l’interaction de l’advection, de l’adsorption et de la dégradation des solutés. Les résultats démontrent que, même si la source de contamination est éliminée, il existe de nombreux scénarios dans lesquels le contaminant persistera dans l’environnement. Lesrésultats des trois chapitres montrent comment le changementclimatiqueaffecteletransport des contaminants dans les régions arctiques et subarctiques. Ils démontrent l’urgence des changements climatiques dans le Nord en ce qui concerne le développement rapide des voies d’accès aux eaux souterraines et la mobilisation des contaminants qui menaceront les réserves d’eaux souterraines du Nord et contamineront les flux environnementaux, tels que les rivières et les ruisseaux. En outre, les résultats des chapitres deux et trois constituent les premières étapes de l’évaluation de la contamination héritée des sites industriels contaminés non assainis dans l’Extrême-Arctique canadien, et seront utiles pour la planification future de l’assainissement de ces stations

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