Letteratura scientifica selezionata sul tema "Changements climatiques – Arctique"

RÉSUMÉ La compilation de travaux publiés et d'études inédites permet de proposer un bilan des connaissances sur le pergélisol du Québec. Au Québec arctique, quelques études, fondées sur des mesures thermiques dans des trous de forage, ont révélé des épaisseurs de plusieurs centaines de mètres de pergélisol et permis d'en reconstituer l'évolution climatique. Cependant, la morphologie cryogène n'a presque pas été étudiée. Au Québec subarctique, les nombreuses mesures thermiques dans la région de Schefferville et les relevés régionaux, principalement en Hudsonie. mettent en évidence l'étroite relation entre la présence, l'épaisseur et le régime thermique du pergélisol et les facteurs climatiques locaux, en particulier l'enneigement. Ce dernier facteur étant lié de près à la structure du couvert végétal, une nouvelle carte du pergélisol, fondée sur les données les plus récentes de la végétation et des observations personnelles, est proposée. Trois approches ont servi à déterminer l'âge et l'évolution passée du pergélisol : 1) un modèle physico-mathématique développé à partir de mesures thermiques en milieu arctique; 2) l'analyse stratigraphique de tourbières à palses; 3) l'analyse du contexte géologique quaternaire. La dynamique récente du pergélisol a été étudiée par le biais des changements écologiques survenus dans les tourbières. Le pergélisol au Québec subarctique peut dater d'aussi loin que la déglaciation dans les régions jamais boisées; ailleurs, il apparaît être d'âge néoglaciaire. Les feux de forêts ont peut-être eu une influence sur sa dynamique. Les formes cryogènes et les gélisols les plus répandus au Québec subarctique sont brièvement mis en relation avec les différents types de formations superficielles pergélisolées. Les mesures in situ des propriétés physiques et du régime thermique du pergélisol discontinu seront nécessaires pour prévoir l'effet des changements climatiques.

Rapid climate change in the arctic is threatening the life, health and cultural traditions of the Inuit. Although they are among the least responsible for climate change, they are suffering disproportionately from its negative effects. In particular, the inherent link between Inuit land and culture means that their traditional practices are being threatened along with the arctic environment. However, their efforts to obtain redress from those responsible for greenhouse gas emissions have so far been unsuccessful. Claims in common law public nuisance have been plagued by issues of standing, justiciability and causation, and claims at international law are difficult to prove and enforce. It seems that a different approach may be required.This article examines whether the Crown’s fiduciary obligation toward Canada’s Aboriginal peoples might provide a useful conceptual framework for addressing arctic climate change. Although this obligation is typically applied in situations involving Aboriginal lands or distinctive cultural practices, it can arguably be invoked to protect the traditional subsistence lifestyle of the Inuit. Both the fiduciary obligations and the honour of the Crown require a minimum level of consultation and accommodation where significant Aboriginal interests are threatened. This could translate into an obligation to, at least, assist the Inuit in adapting to the changing arctic environment and preserving cultural practices to the extent possible.Les changements climatiques rapides dans l’Arctique menacent la vie, la santé et les traditions culturelles des Inuits. Même s’ils sont parmi les peuples les moins responsables de ces changements climatiques, ils souffrent de façon disproportionnée des effets négatifs de ces changements. Tout particulièrement, comme la culture inuite est intrinsèquement liée à la terre, les pratiques traditionnelles inuites sont menacées en même temps que l’environnement arctique. Par ailleurs, les efforts des Inuits pour obtenir réparation de la part des responsables des émissions de gaz à effet de serre sont restés vains. Les demandes fondées sur la nuisance en common law se sont heurtées aux questions relatives à la qualité pour agir, à la justiciabilité et à la causalité; de plus, en droit international, il est difficile de prouver et de faire valoir des réclamations. Il semble clair qu’une approche différente s’impose.Le présent article examine si l’obligation fiduciale de l’État envers les peuples autochtones du Canada pourrait constituer un cadre juridique utile pour traiter des changements climatiques dans l’Arctique. Bien que cette obligation soit systématiquement reconnue dans les situations concernant des terres autochtones ou des pratiques culturelles distinctives, il est permis de penser qu’elle pourrait être invoquée pour protéger le mode de subsistance traditionnelle des Inuits. Tant les obligations fiduciales que l’honneur de la Couronne requièrent un degré minimal de consultation et d’accommodement lorsque des intérêts autochtones significatifs sont menacés. Cela pourrait se traduire par une obligation minimale d’aider les Inuits à s’adapter à l’environnement arctique changeant et à préserver leurs pratiques culturelles dans la mesure du possible.

RÉSUMÉ Des populations d'aulne vert (Alnus crispa (Ait.) Pursh) de la région de la rivière aux Feuilles (58°15' N, 72° O) sont particulièrement bien développées sur les versants bien drainés exposés au sud et situés au-delà de la limite locale des forêts. Ces populations correspondent à une importante expansion de l'espèce surtout au cours du XXe siècle, entre 1920 et 1960. L'essentiel des populations d'aulne vert sont apparues après 1920, à la suite de la germination des graines sur les plaques de sol nu d'origine périglaciaire (ostioles, traînées de gélifluction, etc.). Au cours de la succession, la végétation lichénique et arbustive rase d'origine s'est graduellement transformée, en quelques décennies, en une végétation clairsemée de sous-bois sous le contrôle d'une épaisse litière produite par l'aulne. Le développement graduel des populations d'aulne a aussi causé des changements sensibles dans les sols de ces milieux: épaississement de l'horizon organique à la suite de fortes accumulations de feuilles d'aulne, augmentation du pourcentage de la matière organique, diminution du rapport C/N, augmentation de la CEC, des bases totales et du contenu en azote, et diminution du pH. Au cours de cette séquence évolutive, la régénération végétative devient virtuellement le seul mode de reproduction de l'aulne. Cette situation de l'aulne vert à la rivière aux Feuilles a été retrouvée ailleurs dans l'ensemble de l'Hémi-arctique et indique 1) que l'espèce répond aux changements climatiques qui caractérisent cet important biome de la péninsule du Québec-Labrador et 2) que le phénomène est général dans cette région et mérite ainsi d'être étudié plus en détail pour des fins d'interprétation paléoécologique et palynologique. Département de phytologie et Centre

Le déclin historique du faucon pèlerin (Falco peregrinus) observé en Amérique du Nord au milieu du xxe siècle a été principalement attribué à l’échec de reproduction causé par les polluants organochlorés persistants. C’est dans ce contexte que le Arctic Raptor Project a été initié, en 1982, dans le but d’étudier la reproduction de faucons pèlerins F.p. tundrius nichant dans l’Arctique. Nous présentons ici une synthèse des principaux travaux conduits dans le cadre de ce programme de recherche réalisé essentiellement dans la région de Rankin Inlet, mais aussi plus récemment près d’Igloolik et sur l’île de Baffin au Nunavut. Des résultats portant sur le régime alimentaire, la phénologie de la reproduction, la croissance et la survie des jeunes, ainsi que sur la dynamique de population sont présentés. Le suivi à long terme dans la région de Rankin Inlet a permis de mettre en lumière, entre autres, une baisse du nombre de jeunes au cours des 3 dernières décennies. Des épisodes de fortes précipitations estivales, plus fréquents dans l’aire d’étude ces dernières années, semblent en partie responsables de ces diminutions. En outre, l’étude des rapaces nichant dans l’Arctique est cruciale pour comprendre les conséquences sur la dynamique des populations, notamment des changements climatiques, de l’environnement (p. ex. diminution des polluants organochlorés) et de la structure et du fonctionnement de l’écosystème arctique.

Les espèces en situation précaire comptent parmi les plus sensibles aux changements climatiques. Nous avons documenté les effets potentiels de ceux-ci sur les 409 plantes vasculaires en situation précaire au Québec. Nous avons quantifié les modifications potentielles des aires de répartition de 131 d’entre elles avec des modèles de niche bioclimatique et évalué la vulnérabilité des 409 plantes avec un indice de vulnérabilité aux changements climatiques. Nos résultats suggèrent que les conditions climatiques pourraient devenir favorables à plusieurs plantes en situation précaire au Québec. La province pourrait devenir un refuge climatique pour celles pour lesquelles les conditions climatiques deviendraient défavorables aux États-Unis. Toutefois, notre étude révèle que la vitesse de déplacement des niches bioclimatiques des plantes risque de dépasser largement leur capacité de déplacement. Ainsi, il pourrait être impossible pour celles-ci d’étendre naturellement leur répartition dans la province. De plus, 57,7 % des espèces étudiées sont considérées comme vulnérables aux changements climatiques. Les plus vulnérables sont celles ayant une répartition périphérique sud et celles associées aux habitats arctiques-alpins, à l’estuaire et au golfe du Saint-Laurent. Des recommandations sont formulées afin d’intégrer des stratégies d’adaptation aux changements climatiques à la gestion des plantes vasculaires en situation précaire et de leurs habitats au Québec.

Résumé Le bassin versant de la rivière Saint-François, situé sur la rive sud (rive droite) du fleuve Saint-Laurent (Québec, Canada), couvre une superficie d’environ 10 000 km2. Dans le but de déceler les facteurs climatiques qui influencent les précipitations dans ce bassin versant, nous avons analysé la succession des périodes pluviométriques sèches et humides par la technique des moyennes glissantes sur cinq ans, d’une part, et la relation entre quatre indices climatiques (oscillation arctique, oscillation australe, oscillation nord-atlantique et la température des eaux océaniques de surface) et ces périodes pluviométriques au moyen de l’analyse des corrélations canoniques, d’autre part. Nous avons analysé les données pluviométriques mesurées à trois stations représentatives des régimes pluviométriques du bassin versant : Sherbrooke, Disraeli et Drummondville. Ces données couvrent une période de 76 ans (1914-1990). En ce qui concerne la variabilité interannuelle des précipitations, nous avons détecté deux types de changement. Le premier type de changement, survenu autour de 1950, concerne la répartition des précipitations à l’échelle du bassin versant (changement spatial). Avant 1950, la succession des périodes sèches et humides des précipitations n’était pas synchrone (opposition des périodes) mais elle l’est devenue après 1950. Le second type de changement a été observé autour des années 1935 et 1970. Il correspond à un changement des totaux pluviométriques au niveau des stations (changement quantitatif). Avant et après 1935 et 1970, on passe ainsi des périodes sèches aux périodes humides ou vice versa selon les stations. En tenant compte de ces trois dates, nous avons observé la succession des périodes sèches et humides suivantes : 1) Avant 1950, entre 1914 et 1935, nous avons observé une période sèche aux stations de Disraeli et de Sherbrooke mais une période humide à la station de Drummondville. Entre 1936-1950, ces périodes se sont inversées : humide à Disraeli et Sherbrooke mais sèche à Drummondville; 2) Après 1950, entre 1951 et 1970, les précipitations étaient déficitaires aux trois stations. En revanche, elles sont devenues excédentaires après 1970. L’analyse des corrélations canoniques entre les précipitations et les indices climatiques a révélé les faits significatifs suivants : 1) Avant et après 1950, les précipitations sont positivement corrélées à l’oscillation arctique (OA), mais cette corrélation est plus faible après qu’avant 1950. Ainsi, l’augmentation des valeurs de OA entraînerait une hausse de fréquence des masses d’air en provenant du sud dans le bassin versant; 2) Lorsqu’on considère les périodes sèches et humides, OA est toujours positivement corrélée aux périodes sèches à la station de Sherbrooke.

Le changement climatique, qui est deux fois plus élevé aux pôles que sur le reste de la planète, laisse entrevoir dans les décennies à venir une navigation estivale entre mars et novembre en Arctique exempt de glace, notamment le long des côtes russes. Si le gain de temps de navigation annoncé, de l’ordre de 40 % sur une route entre l’Europe du Nord et l’Asie du Nord, est fort médiatisé, l’optimisme de ce qui apparaît techniquement comme le nouveau « Panama blanc » doit néanmoins être modéré 1 .

Pacific Gateway is a term that evokes the “All Red Route” of fashionable and elegant travel by Canadian Pacific Railway steamers or, less historically, global shipping patterns that have enabled Prince Rupert to post record growth as Canada’s third largest port. But the Pacific Northwest is also notably associated with “White Routes” – forays into polar waters that reflected accessibility and opportunity and that contradicted common notions of Arctic approaches. This article will explore the history of these western approaches, examining European explorers, economic and technological innovations, the impact of climate change, and current geopolitical developments that ensure Canada’s Pacific Gateway will remain significantly northern, as well as westwards, focused. Porte d’entrée du Pacifique est un terme qui évoque la « All Red Route » des voyages élégants et à la mode des bateaux à vapeur du chemin de fer Canadien Pacifique ou, d’un point de vue moins historique, les trajets d’expédition à l’échelle mondiale qui ont permis à Prince Rupert d’afficher une croissance record comme troisième plus grand port du Canada. Mais le Nord-Ouest du Pacifique est aussi particulièrement associé aux « routes blanches », les incursions en eaux polaires qui soulignaient l’accessibilité et les possibilités et qui contredisaient les notions communes d’approches arctiques. Cet article examine l’histoire de ces approches occidentales, notamment les explorateurs européens, les innovations économiques et technologiques, les repercussions des changements climatiques et les évolutions géopolitiques actuelles qui font en sorte que la porte d’entrée Canadienne du Pacifique restera considérablement axée sur le Nord et sur l’Ouest.

This short summary presents selected results of an ongoing investigation into the feedbacks that contribute to amplified Arctic warming. The consequences of warming for Arctic biodiversity and landscape response to global warmth are currently being interpreted. Arctic North American records of large-scale landscape and paleoenvironmental change during the Pliocene are exquisitely preserved and locked in permafrost, providing an opportunity for paleoenvironmental and faunal reconstruction with unprecedented quality and resolution. During a period of mean global temperatures only ~2.5°C above modern, the Pliocene molecular, isotopic, tree-ring, paleofaunal, and paleofloral records indicate that the high Arctic mean annual temperature was 11°C–19°C above modern values, pointing to a much shallower latitudinal temperature gradient than exists today. It appears that the intense Neogene warming caused thawing and weathering to liberate sediment and create a continuous and thick (>2.5 km in places) clastic wedge from at least Banks Island to Meighen Island to form a coastal plain that provided a highway for camels and other mammals to migrate and evolve in the high Arctic. In this summary we highlight the opportunities that exist for research on these and related topics with the PoLAR-FIT community.RÉSUMÉCe bref résumé présente les résultats choisis d'une enquête en cours sur les déclencheurs qui contribuent à l’amplification du réchauffement de l'Arctique. Les conséquences du réchauffement sur la biodiversité arctique et de la réponse du paysage au réchauffement climatique sont en cours d’être interprété. Des dossiers nord-américains de paysage à grande échelle et le changement paléoenvironnementales durant le Pliocène sont exceptionnellement préservés et scellées dans un état de congélation qui fournissant une occasion pour la reconstruction paléoenvironnementale et faunistique avec une qualité et une résolution sans précédent. Pendent une période de réchauffement global seulement ~2,5°C au-dessus de moderne les dossiers, moléculaire, isotopique, annaux de croissance, paléofaunistique et paléovégétation indiquent que l'Arctique a connu une augmentation de la température annuelle moyenne de 11°C–19°C au-dessus de moderne, en montrant un inferieur gradient de température latitudinal qu'aujourd'hui. Il semble que le réchauffement intense pendent le Néogène a provoqué la décongélation et erosion pour libérer les sédiments et créer une plaine côtière continuel et épaisse (> 2,5 km dans lieux) qui a fourni une route pour les chameaux et autres mammifères pour migrer et évoluer dans l’Haut-Arctique. Dans ce résumé, nous soulignons les opportunités qui existent pour la recherche sur ces sujets et les sujets connexes avec la communauté PoLAR-FIT.

Comment les cultures attribuent-elles sens et valeur à leurs interprétations du temps atmosphérique et du climat? Comment les gens s'adaptent-ils au climat local, à la température, aux inondations et aux précipitations – ou à leur absence? Comment les changements climatiques contemporains affectent-ils les communautés? Comment le savoir sur les changements climatiques est-il construit? Comment l’anthropologie peut-elle contribuer à l’élaboration de politiques liées au climat? L’archéologie a une longue tradition d'investigation sur les dynamiques culturelles liées au climat – en particulier, les changements concomitants entre sociétés humaines et environnement naturel, que ce soit sur le plan de la résilience ou du déclin de civilisations des suites d’événements climatiques (Weiss and Bradley 2001 ; McGovern. 1994 ; Rosen 2007). Cependant, il s’agit pour l’anthropologie culturelle d’un objet d’étude relativement récent. Bien que les études émergeant du matérialisme culturel et de l’écologie culturelle se soient penchées sur les interrelations entre culture et écologie, incluant les dimensions du climat, comme le note Susan Crate (2011 : 178) dans sa recension sur le climat et la culture, ces dernières fournissaient des explications déterministes et laissent peu de place au réseau mondial de connexions que le changement climatique contemporain invoque. Depuis le tournant du 21e siècle, l’anthropologie culturelle multiplie ses enquêtes sur les dimensions sociales et culturelles du climat et la question des changements climatiques occupe une place importante dans ces travaux. Cet intérêt a donné lieu à la publication d’importantes monographies et collections éditées (Cruikshank 2005 ; Crate and Nuttall 2009 ; Dove 2014 ; Hsu and Low 2008 ; Marino 2015 ; Strauss and Orlove 2003). Les ethnographies sur le climat se distinguent bien souvent par leur approche multisite. Elle se penchent à la fois sur les diverses dimensions locales de phénomènes climatiques globaux et la manière dont ceux-ci sont vécus et perçus, non seulement au sein de communautés locales (Crate 2008 ; Brugger et al. 2012) mais aussi en lieux non traditionnels comme les institutions tel le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) (O’Reilly 2012) ou dans le cadre de congrès internationaux visant à définir des questions et mettre en place des initiatives politiques liées aux changements climatiques (Doolittle 2010 ; Skrydstrup 2009). Ces études s’appuient sur une variété de méthodes, que ce soit l’enquête ethnographique ou l’histoire orale (Cruikshank 2001). Les anthropologues qui s’intéressent au climat se démarquent souvent par l’adoption d’une approche collaborative alors qu’ils œuvrent au sein d’équipes pluridisciplinaires (Bauer and Bhan 2018 ; Orlove, Wiegandt, et Luckman 2008 ; Ribot, Magalhães, et Panagides 1995). Comme l’invoquent par ailleurs Castree et ses collègues (2014), la question du changement climatique doit devenir une arène pour l’intégration des sciences naturelles, humaines et sociales. L’anthropologie s’intéresse aux perceptions, connaissances, évaluations et réponses liées au climat et à son changement. Elle apporte un éclairage sur les dimensions locales de processus globaux et sur comment ceux-ci sont articulés par le biais de systèmes de connaissances locaux. Les questions examinées sont multiples. En lien avec l’intérêt de l’anthropologie pour les savoirs locaux et les modèles culturels de cognition, l'ethnoclimatologie a fourni, dans de premiers efforts, des études émergeant de l’Inde sur la prévision de la sécheresse (Bharara 1982) et sur les multiples dimensions de la mousson (Zimmermann 1987). Plus récemment, des anthropologues se sont penchés sur les modèles locaux de prévisions météorologiques en Papouasie-Nouvelle-Guinée (Sillitoe 1994), dans les Andes (Orlove, Chiang et Cane 2002) et au Burkina Faso (Roncoli, Ingram and Kirshen 2002). Les modèles de connaissances liés aux perturbations climatiques sont également examinés par les anthropologues et chercheurs qui adoptent une approche ethnographique (Schneider 1957 ; Carey 2008). L’anthropologie se penche également sur les catastrophes climatiques et leurs conséquences. Dans une étude précurseuse, James Spillius (1957) examine la réponse aux ouragans chez les habitants de l’île de Tikopia et revendique une plus grande inclusion par les administrateurs locaux des connaissances qui découlent d’études anthropologiques. Solway (1994) montre comment les sécheresses dans la région du Kalahari au Botswana catalysent des changements sociaux. Shaw (1992) et Scheper-Hughes (2005) considèrent les dimensions de genre et les questions raciales liées aux désastres. Les conséquences des désastres climatiques, notamment les déplacements de populations et les mouvements migratoires, sont également examinées (Olivier-Smith 2009 ; Oliver-Smith and Shen 2009). La reconnaissance de la réalité locale du changement climatique amène les anthropologues à examiner la résilience et l’adaptation des populations. L’anthropologie fournit ainsi des analyses ethnographiques sur les questions de risque et de vulnérabilité chez les communautés littorales et insulaires (Lazrus 2012), chez les populations montagnardes (Rasmussen 2015) et en milieu arctique (Crate 2008 ; Nuttal 2010). Par ailleurs, les anthropologues jettent un regard critique sur le caractère universalisant des concepts liés aux changements climatiques, tel celui de l’adaptation (Finan and Nelson 2001 ; Orlove 2009). La connaissance, la science et la compréhension du changement climatique sont en soi des phénomènes sociaux et les anthropologues s’interrogent sur la manière dont les variables sociales, culturelles, économiques et politiques affectent l’interprétation et l’expérience des événements climatiques extrêmes et des changements climatiques. Ils étudient ainsi la question des communications, se penchant sur la réception et la traduction locale (Rudiak-Gould 2012), l’attention du public (Broad and Orlove 2007), ainsi que sur le scepticisme public (Diemberger et al. 2012). Les chercheurs portent également un regard critique sur la construction scientifique des scénarios liés aux changements climatiques (Lahsen 2005 ; Hastrup and Skrydstrup 2013). La recherche anthropologique sur le climat se fait également activiste. Ainsi, de nombreux anthropologues plaident pour un plus grand engagement de l’anthropologie dans l’élaboration de politiques liées au climat, mettant de l’avant le rôle clé que peut jouer leur discipline dans la quête de solutions au changement climatique et à ses effets (Barnes et al. 2013 ; Batterbury 2008 ; Fiske 2009 ; Rayner & Malone 1998).

Lorsque des espèces à différents niveaux trophiques répondent aux changements climatiques à des rythmes différents, il peut en résulter une désynchronisation entre la phénologie des consommateurs et celle de leurs ressources. Les oiseaux migrateurs qui se reproduisent dans l’Arctique pourraient être parmi les espèces les plus touchées par une telle désynchronisation. Cette étude examine l’impact du réchauffement climatique sur les interactions entre la grande oie des neiges (Chen caerulesens atlantica) et les plantes dont elle s’alimente sur l’Île Bylot, Nunavut. À l’aide de petites serres, nous avons examiné l’impact d’un réchauffement sur la biomasse et la concentration en azote (un indice de qualité nutritive) des plantes utilisées par les oies. Nos résultats montrent qu’un réchauffement annuel mène à une augmentation de la biomasse végétale, mais que cette hausse est accompagnée d’un déclin plus rapide de la qualité nutritive des plantes. En effet, la concentration en azote des plantes des parcelles réchauffées était jusqu’à 14% plus faible que celle des parcelles témoins, et ce pendant la période de croissance des jeunes oies. Nous avons également montré qu’un indice satellitaire, le Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) peut être utilisé comme proxy afin de déterminer la date du pic de concentration en azote des plantes. En utilisant le NDVI, nous avons donc pu estimer la date de pic d’azote des années pour lesquelles nous n’avions pas de données empiriques sur la végétation. Finalement, nous avons analysé des données à long-terme sur le climat, la phénologie des plantes et la reproduction des oies afin d’examiner l’impact potentiel de la désynchronisation trophique sur la croissance des jeunes. Selon nos résultats, les oies ajustent seulement partiellement leur reproduction en fonction des changements annuels dans la disponibilité de nourriture de haute qualité. En conséquence, la masse et la taille structurelle des jeunes oies à l’envol étaient réduites lorsque la reproduction des oies était moins bien synchronisée avec le pic de qualité nutritive des plantes. Nos résultats supportent l’hypothèse que la désynchronisation trophique peut avoir des effets négatifs sur l’aptitude phénotypique des herbivores arctiques, et que ces effets pourraient s’accentuer avec l’augmentation prévue des températures à l’échelle globale.
When species at different trophic levels respond to climate change at different rates, this may lead to a trophic mismatch between the phenology of consumers and that of their resources. As polar regions are warming more rapidly than the rest of the planet, migratory birds breeding in the Arctic are expected to be among the species most affected by trophic mismatch in the wake of rapid climate change. This study examines the impact of climate warming on the interactions between an arctic herbivore, the greater snow goose (Chen caerulescens atlantica), and its food plants on Bylot Island, Nunavut, Canada. Using small greenhouses, we examined the impact of increased temperatures on plant biomass and a proxy of nutritive quality, nitrogen concentration, of graminoid plants used by geese during the brood-rearing period. This experiment showed that annual warming significantly increased biomass of graminoids but also led to an acceleration of the seasonal decline in plant nutritive quality and resulted in a decrease in the nitrogen concentration of plants by up to 14% during the period of gosling growth. We also showed that satellite-derived Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) can be used as a proxy to determine date of peak nitrogen concentration in some tundra plants, and can thus be a reliable measure of the early changes in the timing of the availability of high quality food for herbivores. Using NDVI, we were then able to estimate the date of peak nitrogen in years when we had no empirical data on plant phenology. Finally, we analysed long-term data on climate, plant phenology and the reproduction of geese in order to examine the potential impact of mismatched reproduction on the growth of young. We found that geese are only partially able to adjust their breeding phenology to compensate for annual changes in the timing of high quality food plants, and that gosling body mass and structural size at fledging was reduced when trophic mismatch was high. Our results support the hypothesis that trophic mismatch can negatively affect the fitness of arctic herbivores, and that it is likely to be exacerbated by rising global temperatures.

Le regain d’intérêt pour la région arctique, dû aux conséquences du changement climatique, coïncide avec l’émergence du Groenland sur les scènes arctique et internationale. Carrefour des intérêts américains et européens dans la région, le Groenland, territoire autonome grand comme quatre fois la France et peuplé d’environ 57 000 habitants, s’inscrit dans une problématique spécifique à caractère évolutif, qui dépasse le cadre régional. L’autonomie renforcée du Groenland au sein du Royaume de Danemark rapproche le territoire d’une éventuelle indépendance, suscitant un intérêt grandissant de la communauté internationale. Le Groenland, de par son immense calotte glaciaire, ses ressources naturelles, en particulier un potentiel considérable en terres rares, et sa localisation au coeur de l’Arctique, nouvelle frontière des relations internationales, revêt un caractère stratégique. Le territoire s’inscrit en tant qu’enjeu clé des développements dans la région arctique et des défis globaux de l’adaptation au changement climatique et de la sécurité énergétique dans le cadre d’une économie amenée à devenir bas carbone. La construction étatique du Groenland, entre désir d’indépendance rapide et approche pragmatique, apparaît comme un enjeu central dans la définition du rôle du Groenland dans les enjeux de l’Arctique. Le processus de construction étatique du Groenland devient un enjeu de sécurité majeur, particulièrement au vu des ressources stratégiques du territoire, dès lors qu’une aide provenant d’un État désireux de se positionner ou de renforcer sa présence dans la région est envisageable en cas de défaillance de l’économie d’un État groenlandais
The strengthened interest for the Arctic region, due to the consequences of climate change, coincides with the emergence of Greenland on the Arctic and international scenes. At the intersection of American and European interests in the region, Greenland, a self-ruled territory four times the size of France and inhabited by about 57,000 persons, forms part of a specific debate which is of an evolutionary nature and goes beyond the regional context. Stronger autonomy within the Kingdom of Denmark is bringing Greenland closer to possible independence, generating growing interest amongst the international community. Greenland, due to its huge icecap, its natural resources, particularly an enormous potential in Rare Earth Elements, and a location at the centre of the Arctic, new frontier of international relations, assumes a strategic dimension. The territory appears as a key issue for developments in the Arctic region and for global challenges such as adaptation to climate change and energy security in the context of an economy expected to become lowcarbon. Greenland’s state-building, between the desire for independence soon and a pragmatic approach, appears as a central issue to define the role of Greenland in the Arctic. Particularly given the territory’s strategic resources, Greenland’s state-building process may become a major security issue if it goes too fast. In case of economic difficulties, assistance to a Greenlandic state from a state willing to position or strengthen its presence in the region may have consequences for developments in the Arctic and global energy security

L'augmentation des températures et des précipitations résultant du changement climatique impacte profondément le fonctionnement des écosystèmes Arctiques. En particulier, l'augmentation de la productivité primaire liée à la levée des contraintes thermiques et hydriques pour la croissance végétale, couplée aux changements de nature du couvert végétal et au dégel du pergélisol, sont susceptibles d'engendrer de profondes modifications des cycles biogéochimiques des éléments qui constituent la matière organique, et notamment le carbone (C) et l'azote (N). Un levier majeur à la limitation par l'azote de la croissance végétale pourrait résider dans l'augmentation des flux de fixation biologique de l'azote (BNF), un processus microbien qui nécessite, entre autres, du molybdène (Mo) ou du vanadium (V). L'abondance de ces deux éléments traces pourraient ainsi elle-même limiter la disponibilité de l'azote et donc la croissance végétale dans ces écosystèmes. Ces travaux de recherche visent à améliorer notre compréhension des interactions entre les cycles biogéochimiques des éléments majeurs (C, N) et traces (Mo, V) dans ces environnements au travers des processus mentionnés précédemment. Ce travail s'est principalement focalisé sur l'apport des données stœchiométriques de différents compartiments d'habitats subarctiques situés dans la région d'Abisko, au nord de la Suède, et présentant des caractéristiques végétales et pédologiques contrastées. La caractérisation des stocks élémentaires dans la biomasse aérienne et les sols de ces habitats a permis de mettre en évidence l'importance majeure des variations de composition végétale sur la répartition de ces stocks entre des compartiments de biomasse présentant des dynamiques différentes, ainsi que les liens assez faibles entre stocks élémentaires dans la biomasse aérienne et dans les sols. La contribution de plusieurs processus pouvant expliquer les enrichissements variables du Mo et du V en surface de ces habitats a été explorée et a mis en évidence une opposition majeure entre les influences lithogénique et biologique sur l'abondance de ces deux éléments traces et l'importance de la physicochimie de la solution du sol sur leur mobilité. Enfin, une approche de modélisation de ces données a mis en évidence les liens forts entre C, N, Mo et V dans la stœchiométrie des sols et suggère que les sols organiques abritent une activité de fixation de l'azote particulièrement marquée. Les résultats de cette thèse soulignent les contraintes marquées sur l'ensemble des éléments majeurs et traces induites par des variations de couvertures végétales dans les environnements Arctiques et la potentielle limitation de la BNF par la disponibilité de Mo et V. Ces résultats appellent à une caractérisation plus fine de la biodisponibilité de ces éléments traces en lien avec des mesures centrées sur le processus de fixation pour poursuivre l'exploration de ces limitations, ainsi qu'à considérer l'interaction des cycles biogéochimiques des éléments traces et majeurs pour le devenir des écosystèmes Arctiques
Climate change is deeply affecting the functioning of Arctic ecosystems through increases in temperature and precipitation in these environments. In particular, the increase in primary productivity resulting from the lifting of thermal and hydric constraints on plant growth, coupled with changes in the nature of the plant cover and the thawing of permafrost, is likely to induce significant constraints on the biogeochemical cycles of elements composing organic matter, especially carbon (C) and nitrogen (N). An important lever to reduce nitrogen limitation of plant growth could be to increase the flux of biological nitrogen fixation (BNF), a microbial process that requires, among other elements, molybdenum (Mo) or vanadium (V). The abundance of these two trace elements may thus limit the availability of nitrogen and, therefore, the plant growth in those ecosystems. The aim of this research work is to improve our understanding of the interactions between the biogeochemical cycles of major (C, N) and trace (Mo, V) elements in these environments. It explores the potential of using stoichiometric data collected in subarctic habitats with contrasting plant and soil characteristics of the Abisko region (northern Sweden). The quantification of elemental stocks in aboveground biomass and soils highlighted the importance of variations in plant community composition for the distribution of these stocks in biomass compartments with different dynamics, as well as the relatively weak links in elemental stocks between aboveground biomass and soils. Considering several processes potentially involved in soil surface enrichment of Mo and V, both elements have distinct behaviours in light of the respective contribution of lithogenic and biological influences and the role of physicochemical conditions for their mobility. A modelling approach highlighted the strong links between N, Mo and V in soil stoichiometry and suggested that organic soils have a relatively important nitrogen-fixing activity. The results of this thesis highlight the strong interaction between major and trace elements, their expected modifications as induced by changes in vegetation in the Arctic, and the potential limitation of BNF by the availability of Mo and V. These results call for a more detailed characterisation of the bioavailability of these trace elements to microbial communities combined with measurements focusing on the BNF process in order to further explore these limitations. Finally, this work points out the need to continue exploring the interaction of biogeochemical cycles of major and trace elements for the future of Arctic ecosystems

L’augmentation du couvert arbustif est observée de façon généralisée à l’échelle circumpolaire en réponse aux effets directs et indirects des changements climatiques. Celle-ci causerait d’importantes transformations des environnements biotique et abiotique, principalement en réponse à l’augmentation en hauteur des arbustes au port érigé. Nous avons caractérisé la dynamique des espèces arbustives de la toundra arctique en réponse aux changements climatiques et au broutement du caribou migrateur. Pour ce faire, nous avons établi la dynamique des espèces arbustives dominantes et évalué expérimentalement les mécanismes de réponse des arbustes en utilisant Betula glandulosa comme modèle d’étude. Nos résultats montrent que le couvert arbustif à Baie Déception est principalement dominé par B. glandulosa dont le recrutement semble augmenter depuis les années 2000. Toutefois, cette espèce reste pour l’instant relativement prostré, ne provoquant pas nécessairement les conséquences attendues sur l’environnement abiotique. Nous avons également montré expérimentalement que l’augmentation de la croissance arbustive se produirait en réponse à l’augmentation de la disponibilité en azote, un traitement appliqué pour simuler l’augmentation de l’activité des micro-organismes dans le sol en réponse au réchauffement. Nous avons aussi démontré que le broutement du caribou migrateur a un effet négatif cumulatif sur la croissance de B. glandulosa. Cette étude nous a donc permis de montrer d’une part que l’augmentation du couvert arbustif semble plutôt limitée à Baie Déception où elle pourrait être freinée par les effets combinés de conditions climatiques rigoureuses et de l’herbivorisme. D’autre part, nous avons montré que les herbivores ont un rôle non négligeable pour expliquer les changements de végétation dans les régions arctiques et subarctiques.
Generalized shrub expansion has been observed over the circumpolar Arctic in response to climate change. This phenomenon is causing major alterations to the biotic and abiotic environments, a consequence of the increased shrub growth in height. We characterised tundra shrub species dynamics in response to climate change and migratory caribou browsing. To do so, we evaluated dominant erect shrub species dynamics and tested experimentally how shrub responds to these disturbances, using Betula glandulosa as model species. Our results show that shrub cover in Deception Bay is mainly driven by B. glandulosa, a species with increasing recruitment since early 2000s. However, it seems that this species’ vertical structure remains low which might not modify the biotic and abiotic environment normally associated with shrub expansion. We also showed experimentally that increase in shrub growth is a result of enhanced soil nitrogen fertility, a proxy of increase microbiological activity in response to global warming. Moreover, we demonstrated that caribou browsing has a negative cumulative effect on B. glandulosa growth. Thus, we showed in this study that shrub expansion is rather limited in Deception Bay and might be slowed down by the combined effects of harsh climatic conditions and herbivores. Moreover, our study stressed that herbivores must be taken into account when predicting vegetation change in the tundra.

Les foraminifères benthiques sont largement utilisés en océanographie comme bio-indicateurs paléoclimatiques et paléoenvironnementaux du fait de leur présence dans tous les milieux marins, leur sensibilité aux changements environnementaux et leur grande capacité de fossilisation. Néanmoins, leur utilisation nécessite une connaissance approfondie de leur écologie et des paramètres contrôlant leur distribution. Si les connaissances sur l’écologie des foraminifères benthiques sont de plus en plus complètes, elles demeurent très sporadiques dans la zone arctique, système complexe caractérisé par des interactions multiples entre l'atmosphère, l'océan et la cryosphère, pourtant au coeur du changement climatique global. L'amplification polaire du changement climatique conduit les régions des hautes latitudes à se réchauffer près de deux fois plus vite que les régions tempérées. Dans ce contexte, cette thèse s'attache à mieux comprendre l'écologie des foraminifères benthiques vivants dans plusieurs régions arctiques et définir l'importance du contrôle des paramètres environnementaux sur les faunes tels que les propriétés des masses d'eau, la productivité primaire et le flux de matière organique ainsi que la dynamique de la glace de mer. Les foraminifères benthiques vivants ont été analysés dans les premiers centimètres de sédiment de 21 carottes d’interfaces prélevées dans trois régions arctiques durant les étés 2014 et 2015 : la mer de Barents, la baie de Baffin et la mer de Chukchi. Ces trois régions présentent des particularités en termes de couvert de banquise, de circulation des masses d’eau ou de dynamique de la production primaire. Nos résultats montrent que ces facteurs influencent la distribution des foraminifères benthiques. Le flux de matière organique qui résulte de la forte productivité primaire printanière aux abords des fronts polaires hydrographiques, des bordures de glace de mer (zones marginales de glace) et dans la polynie des eaux du nord (baie de Baffin) impacte la densité et la diversité des faunes et favorise le développement de certaines espèces. Nonionellina labradorica dans les eaux arctiques froides et Cassidulina neoteretis associée aux eaux atlantiques répondent aux apports de matière organique fraîche tandis que Melonis barleeanus s’accommode des milieux riches en matière organique plus dégradée. Dans les environnements oligotrophes plus profonds, Oridorsalis tenerus est une espèce ubiquiste. Cette espèce est associée à Cibicidoides wuellerstorfi sur la marge ouest de la mer de Barents et Ioanella tumidula dans le bassin plus profond au nord de la mer de Chukchi. Les propriétés physiques et chimiques des masses d’eau contraignent également la distribution faunistique. En baie de Baffin et sur le plateau de la mer de Chukchi, les eaux corrosives engendrent la dissolution des carbonates, favorisant la dominance des espèces agglutinées. Les études menées dans le cadre de cette thèse permettent de calibrer l'outil foraminifère benthique dans l'actuel et d'affiner leur utilisation en tant que proxy paléoclimatique et paléoenvironnemental en Arctique. Enfin, une étude préliminaire sur les foraminifères benthiques fossiles de trois carottes de la mer de Barents a permis de montrer les variations des conditions paléoenvironnementales au cours des deux derniers siècles
Benthic foraminifera are widely used in oceanography as paleoclimate and paleoenvironmental bio-indicators due to their presence in all marine environments, their sensitivity to environmental changes and their great capacity to fossilize. However, the use of benthic foraminifera as paleoenvironmental proxies requires a good knowledge of the ecological conditions and the parameters controlling species distribution. Although knowledges about the ecology of benthic foraminifera are improving, they remain sporadic in Arctic area, a complex ecosystem characterized by multiple interactions between the atmosphere, the ocean and the cryosphere and particularly sensitive to change and vulnerable to global warming. Temperatures in the Arctic have risen twice as fast as the global average over the past decades, a phenomenon that has been dubbed the “polar amplification of global warming”. In this context, this thesis aims at better understanding the ecology of living benthic foraminifera in Arctic regions and at defining the importance of environmental controls on fauna such as water mass properties, primary productivity, organic matter flux as well as sea-ice dynamics. Living benthic foraminifera were identified in the first centimetres of 21 surface sediment cores collected in three Arctic areas during summer in 2014 and 2015: Baffin Bay and the Barents and Chukchi Seas. These three regions present specific characteristics in terms of sea-ice cover, water mass circulation or primary productivity. Our results suggest that these factors influence the distribution of benthic foraminifera. The flux of organic matter resulting from primary productivity intensified during spring and summer periods near hydrographic polar fronts, sea-ice edges (marginal ice zones) and in the north water polynya (Baffin Bay) increases the fauna’s densities and diversity and favours the development of specific species. Nonionellina labradorica in cold Arctic waters and Cassidulina neoteretis associated with Atlantic waters respond to fresh supply of organic matter while Melonis barleeanus is found in environment rich in degraded organic matter. In deeper oligotrophic environments, Oridorsalis tenerus is a ubiquitous species associated with Cibicidoides wuellerstorfi on the west continental margin of Barents Sea and Ioanella tumidula in the deeper basin in the north of the Chukchi Sea. Physical and chemical water mass properties also affect the distribution of living benthic foraminifera. In the Baffin Bay and the continental shelf of the Chukchi Sea, corrosive waters lead to carbonate dissolution, favouring the dominance of agglutinated species. This thesis hence contributes to calibrate the benthic foraminifera to their environment and to improve their application as paleoclimate and paleoenvironmental proxies in the Arctic. Finally, a preliminary study about fossil benthic foraminifera in three cores of Barents Sea allowed to show variations of environmental conditions during the last two centuries

Le caribou de Peary est l’unité désignable du caribou la plus septentrionale ; sa population a chuté d’environ 70% au cours des trois dernières générations. Le Comité sur la situation des espèces en péril au Canada (COSEPAC) identifie les conditions difficiles d’accès à la nourriture à travers le couvert nival comme le facteur le plus influant contribuant à ce déclin. Cette étude se concentre sur l’établissement d’un outil spatial de caractérisation des conditions nivales pour l’accès à la nourriture du caribou de Peary dans le Nord canadien, utilisant des simulations du couvert nival générées avec le logiciel suisse SNOWPACK à partir des données du Modèle Régional Climatique Canadien. Le cycle de vie du caribou de Peary a été divisé en trois périodes critiques : la période de mise bas et de migration printanière (avril – juin), celle d’abondance de nourriture et de rut (juillet – octobre) et celle de migration automnale et de survie des jeunes caribous (novembre – mars). Les conditions nivales sont analysées et les simulations du couvert nival comparées aux comptes insulaires de caribous de Peary pour identifier un paramètre nival qui agirait comme prédicateur des conditions d’accès à la nourriture et expliquerait les fluctuations des comptes de caribous. Cette analyse conclue que ces comptes sont affectés par des densités de neige au-dessus de 300 kg/m³. Un outil logiciel cartographiant à une échelle régionale (dans l’archipel arctique canadien) les conditions d’accès à la nourriture possiblement favorables et non favorables basées sur la neige est proposé. Des exemples spécifiques de sorties sont données pour montrer l’utilité de l’outil, en cartographiant les pixels selon l’épaisseur cumulée de neige au-dessus de densités de 300 kg/m³, où des épaisseurs cumulées au-dessus de 7000 cm par hiver sont considérées comme non favorables pour le caribou de Peary.

L’augmentation globale des températures au cours de la période 1850-2012 n’est pas uniforme à l’échelle du globe et l’Arctique se réchauffe deux fois plus que la moyenne. Cependant, la couverture temporelle trop courte des données instrumentales rend difficile la distinction entre la variabilité climatique naturelle et celle liée au forçage anthropique. L’étude de la variabilité climatique « exempte » de l’influence humaine est alors réalisée à partir de données proxies indirectes provenant d’archives paléoclimatiques continentales et marines. Dans la région Arctique-subarctique, les enregistrements disponibles à haute résolution sur les derniers 2000 ans ont été centralisé dans la base de données PAGES Arctic 2k. Les objectifs de ces travaux sont l’amélioration de la caractérisation et de l’interprétation de la variabilité climatique sur les derniers 2000 ans, en allant plus loin que la tendance millénaire et les périodes climatiques majeures mais aussi en s'intéressant au rôle et l’expression spatiale de la variabilité interne du système climatique. Cette thèse s'appuie sur la base de données PAGES Arctic 2k permettant l'étude des variations de températures dans la région Arctique-subarctique mais aussi d'une nouvelle base de données permettant de reconstruire les variations hydroclimatiques (précipitations et humidité) dans la région et créée lors de cette étude. L'utilisation de méthodes d'analyse du signal climatique sur des enregistrements régionaux calculés à partir de ces deux bases de données a permis de mettre en évidence une variabilité climatique dans la région Arctique-subarctique s’exprimant depuis les échelles multi-décennales à millénaire. En particulier, les variabilités multi-décennales sont en lien avec la variabilité interne du système climatique. Les variations hydroclimatiques et de températures s'exprimant aux échelles multi-décennales dans la région sont en effet caractérisées par des fréquences spécifiques aux oscillations climatiques régionales (oscillation Atlantique Nord et oscillation Pacifique décennale), en particulier sur les derniers 200 ans. Les travaux réalisés sur la base de données de températures et la réflexion autour de la création et l’exploitation de la base de données hydroclimatiques ont également conduit à la définition d’une méthodologie de travail avec une base de données paléoclimatiques, depuis sa construction jusque la définition de ses limites, notamment en termes de représentativité spatiale des séries contenues dans la base de données et de l'assimilation de données avec des saisonnalités différentes
The temperature increase during the 1850-2012 period is not uniform globally and the Arctic is warming twice as much as the average. However, the short time coverage of instrumental data makes it difficult to distinguish natural climate variability and anthropogenic forcing. The study of climatic variability "free" of human influence requires the use of proxies data measured in continental and marine palaeoclimatic archives. In the Arctic-subarctic region, high resolution records have been centralized in the Arctic 2k PAGES database. The objectives of this work are to improve the characterization and interpretation of climatic variability over the last 2000 years, going beyond the millennial trend and the major climatic periods, but also by focusing on the role and spatial expression of the internal variability of the climate system. This thesis is based on the Arctic 2k PAGES database, which allows the study of temperature variations in the Arctic-subarctic region, as well as a new database to reconstruct hydroclimatic variations (precipitation and humidity) in the region and created during this study. The use of climate signal analysis methods on regional records calculated from these two databases has highlighted climate variability in the Arctic-subarctic region from the multi-decadal to millennial scales.In particular, multi-decadal variability is related to the internal variability of the climate system. The hydroclimatic and temperature variations expressed at multi-decadal scales in the region are characterized by frequencies specific to regional climate oscillations (North Atlantic oscillation and decadal Pacific oscillation), particularly over the last 200 years. The work done on the temperature database and the reflection on the creation and exploitation of the hydroclimatic database have also led to the definition of a working methodology with a palaeoclimatic database, from its construction to the definition of its limits, in particular in terms of the spatial representability of the series contained in the database and the assimilation of data with different seasonings

L’oxydation photochimique de la matière organique dissoute colorée (CDOM), et la production de CO2 qui en résulte, est maintenant reconnue comme étant un processus majeur dans le cycle du carbone dans le système ocean-atmosphère. L’Océan Arctique fait parti des environnements où ce processus risque de jouer un rôle de plus en plus important dans le contexte des changements climatiques à cause de : 1) l’augmentation du CDOM d’origine terrigène transporté à l’Océan côtier en réponse à la fonte du pergélisol et à l’augmentation du débit des rivières; 2) la diminution du couvert de glace estivale permettant au rayonnement solaire de pénétrer dans la colonne d’eau; et 3) l’augmentation du rayonnement ultraviolet (UV) dans cette région. Un modèle couplé « optique-photochimique » a été utilisé pour examiner le rôle de la photooxydation dans le cycle du carbone organique de l’Océan Arctique. Pour calculer la photoproduction de CO2 (PDIC), l’éclairement spectral incident, incluant les UV, a été modélisé avec un modèle de transfert radiatif nécessitant les concentrations de glace de mer, d’ozone, d’aérosols atmosphériques et le couvert nuageux observés par satellite entre 1979 et 2004. Les rendements quantiques apparents pour calculer la PDIC ont été déterminés en laboratoire sur des échantillons provenant de la Mer de Beaufort et du Fleuve Mackenzie. La contribution du CDOM au coefficient d’absorption totale ([aCDOM/at]), un paramètre clé du modèle, a été déterminée soit à partir des mesures in situ, soit dérivée des données de la couleur de l’océan à l’aide d’un nouvel algorithme empirique. Contrairement aux méthodes semi-analytiques trouvées dans la littérature, l’algorithme empirique proposé permet de séparer, à l’échelle régionale, les coefficients d’absorption du CDOM et des particules non-algales. Cependant, l’utilisation des données de la couleur de l’océan dans les hautes latitudes est souvent compromise par la présence de glace de mer qui contamine les données. Ce problème a été abordé dans le cadre de la présente étude, et une méthode a été proposée afin de détecter et éliminer les données contaminées par la glace de mer. Enfin, il a été démontré que les valeurs de PDIC sont similaires aux taux de carbone organique provenant de la production primaire marine qui est séquestré dans les sédiments océaniques; et que l’augmentation des UV et la diminution de la glace de mer estivale au cours des 26 dernières années a conduit à une augmentation de PDIC d’environ 15%. Ces résultats indiquent que la photooxydation joue un rôle significatif dans le cycle du carbone actuel, et que la diminution de l'étendue de la glace de mer, prévue par les modèles climatiques, risque d'amplifier significativement la reminéralisation photochimique du carbone organique dissous d'origine terrigène dans l'Océan Arctique
Photochemical oxidation of colored dissolved organic matter (CDOM), and the resulting production of CO2, is now known to be a significant process in the cycling of carbon in the ocean-atmosphere system. One environment where that process may play a major role in the context of climate change is the Arctic ocean because of: 1) the increasing amount of terrestrial CDOM released by the melting permafrost and brought to coastal ocean by rivers, 2) the decreasing summer ice cover that allows more solar radiation to penetrate the water column, and 3) the continuing increase in UV radiation over that region. A coupled optical-photochemical model was used to assess the role of photooxidation in the carbon cycle of the Arctic Ocean. To calculate the photoproduction of CO2 (PDIC), the incoming spectral irradiance, including UV, was modeled with a radiative transfer model that uses satellite observations of sea ice, ozone, aerosols and cloud cover covering the 1979 to 2004 period. In situ determinations of the apparent quantum yield for the photoproduction of CO2 made in the Beaufort Sea were used for the calculations. A key parameter in the model was the contribution of CDOM to the total absorption coefficient. It was either obtained from in situ measurements or derived from Ocean Color imagery using a new empirical algorithm. Unlike most semi-analytical approaches found in the literature, the proposed empirical algorithm provides a mean to separate CDOM absorption coefficient from nonalgal particles absorption coefficient at the regional scale. The use of Ocean Color remote sensing at high latitude is, however, compromised by the presence of sea ice that contaminates the data. This problem was addressed in the present study, and a method was proposed to detect and eliminate contaminated pixels. Finally, it was shown that the level of PDIC is similar to the level of sequestered rates of organic carbon in the ocean sediments, which was produced through marine photosynthesis; and that the increase in UV and decrease in summer sea ice over the last 26 years have led to an increased in PDIC by about 15%. These results indicate that the predicted trend of ongoing contraction of sea ice cover will greatly accelerate the photomineralization of CDOM in Arctic surface waters

Afin de déterminer l'impact direct des changements climatiques sur la dynamique des coins de glace et le régime thermique du pergélisol, 16 sites d'échantillonnage dans la vallée de la rivière Narsajuaq (Nunavik, Canada) qui ont fait l'objet d'études substantielles sur les coins de glace en 1989 et 1990 ont été revisités entre 2016 et 2018. Les observations et les mesures démontrent qu'au cours des 25 dernières années, les coins de glace de la vallée de la rivière Narsajuaq ont subi une dégradation sans précédent de leurs excroissances, engendrant un approfondissement généralisé des étages principaux en raison de l'approfondissement de la couche active qui a atteint des profondeurs de 1,2 à 3,4 fois supérieures à celles de 1991. Le régime thermique des quatre principaux types de sols identifiés (organique sableux mince, organique sableux épais, organique épais et sables fluviatiles) dans la vallée a fait l'objet de simulations numériques afin de reproduire les changements de température du pergélisol depuis 1990 et de prévoir les variations de l'épaisseur de la couche active jusqu'en 2100. Au cours des dernières décennies, les coins de glace de tous les types de sol ont été actifs, se fissurant presque tous les ans, excepté en 2010, l'année la plus chaude jamais enregistrée. Pour le reste du 21ième siècle, les simulations prédisent l'arrêt complet de la fissuration du sol entre 2020 et 2095 en fonction du type de sol, des seuils de craquement et des scénarios climatiques choisis. Cependant, en prenant en compte la variabilité interannuelle du climat, il est très probable que plusieurs coins de glace cesseront de fissurer au cours des 20-30 prochaines années. La couche active a atteint une profondeur record en 2010, puis s'est amincie avec le refroidissement récent. Il est attendu qu'elle s'approfondisse suffisamment au cours des prochaines décennies pour causer une dégradation généralisée des coins de glace, ne laissant que des coins de glace fossiles en profondeurs dans le pergélisol d'ici la fin du siècle. Cette thèse propose également une nouvelle approche permettant d'améliorer les estimations des réserves de carbone dans le pergélisol arctique en se basant sur la photo-interprétation de la géologie de surface et des formes de relief ainsi que sur la reconstitution de l'histoire géologique du paysage. Une forte correspondance existe en effet, entre les formes du relief et les formations meubles d'une part et les stocks de carbone sous forme de matière organique dans les sols, d'autre part.
To determine the direct impact of climate change on ice-wedge dynamics and the permafrost thermal regime, 16 study sites in the Narsajuaq river valley (Nunavik, Canada) that were extensively studied for ice wedge between 1989 and 1991 were revisited between 2016 and 2018. Observations and measurements show that over the last 25 years, the ice wedges of the Narsajuaq river valley have experienced an unprecedented degradation of their upgrowth forms, resulting in a generalized deepening of their main stages due to the active layer reaching depths 1.2 to 3.4 times greater than in 1991. The thermal regime of the four main soil types identified (thin sandy peat, thick sandy peat, thick peat, fluvial sands) in the valley was modelled to reproduce permafrost temperature changes since 1990 and predict active layer thickness until 2100. In recent decades, ice wedges of all soil types have been active, cracking almost every year except in 2010, the warmest year on record. For the rest of the 21st century, simulations predict a complete cessation of soil cracking between 2020 and 2095 depending on the soil type, soil cracking threshold and the selected climate scenarios. However, based on the interannual variability of the climate in the region, it is very likely that ice wedges will stop cracking over the next 20-30 years. The active layer reached a record depth in 2010, then moved up with recent cooling. It is expected that the active layer will deepen sufficiently in the next few decades to cause widespread ice-wedge degradation, leaving only fossil ice-wedge roots deep in permafrost by the end of the century. This thesis also suggests a new approach to improve estimates of carbon stocks in Arctic permafrost based on image analysis of surface geology and landforms, as well as on the reconstitution of the geological history of Arctic permafrost landscapes. There is a strong connection between landscape features and surficial geology on the one hand, and carbon stocks as organic matter in soils on the other.

Le changement climatique contemporain s’illustre par des évolutions thermiques et pluviométriques, dont les tendances ne sont ni linéaires dans le temps, ni uniformes sur le plan spatial. Au-delà des logiques générales des lois physiques qui régissent la machine climatique à l’échelle globale, des nuances régionales et locales, notamment en Arctique, illustrent l’importance de facteurs géographiques comme l’albédo.

La question des stratégies de développement de la région circumpolaire confronte deux forces majeures de transformation : les transitions climatiques et leurs effets sur les régionalités boréales et la mondialisation et l’intégration des Nords dans l’économie-monde. Des enjeux systémiques complexes y sont actuellement à l'œuvre, bouleversant les relations traditionnelles entre les pays à dimension polaire, les puissances non polaires et les sociétés arctiques.

La fonte contemporaine de la cryosphère terrestre et marine est une réalité observée en Arctique, en Antarctique, comme en montagne. Les conséquences de cette perte de surfaces englacées ou enneigées ont des répercussions multiscalaires, du global au local, à commencer par l’élévation du niveau des mers et les risques paraglaciaires.

Lors du Sommet de Reykjavik en mai 2021, le Conseil de l’Arctique affirmait son intention de demeurer le «  leading intergovernmental forum for Arctic cooperation  » et d’œuvrer à maintenir l’Arctique comme une région «  of peace, stability and constructive cooperation  » sur les questions relatives au changement climatique. Pourtant, le 3 mars 2022, l’ensemble des États membres, à l’exception de la Russie, ont annoncé suspendre leurs activités au sein du Conseil de l’Arctique en raison de «  Russia’s unprovoked invasion of Ukraine  ». Si cette suspension est voulue temporaire, le temps de déterminer de nouvelles modalités de coopération, elle questionne l’ambition formulée par le Conseil de l’Arctique et met en évidence les limites de la gouvernance environnementale dans la région. L’étude propose d’analyser les caractéristiques du Conseil ayant permis cette paralysie et d’envisager les solutions éventuelles à celle-ci.