Le stockage de carbone dans les sédiments des lacs québécois : quantification et comparaison des stocks régionaux

Ferland, Marie-Eve (2015). « Le stockage de carbone dans les sédiments des lacs québécois : quantification et comparaison des stocks régionaux » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biologie.

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Résumé

Cette thèse quantifie le stockage de carbone (ou l'enfouissement) et l'accumulation de C dans des lacs tempérés et boréaux; et ultimement identifie les principaux prédicteurs de ces paramètres; et ce, à différentes échelles temporelles. Les objectifs spécifiques de cette thèse étaient (1) d'améliorer et développer des approches pour estimer plus précisément le volume de sédiments et les taux d'accumulation(s) de C sédimentaire, (2) de développer des estimés robustes de stockage de C sédimentaire et de taux d'accumulation de C sédimentaire à l'intérieur de régions nordiques différentes, (3) de comprendre quels processus influencent l'accumulation de C dans les sédiments, (4) de développer des modèles empiriques de l'accumulation de C sédimentaire en fonction des propriétés du lac et de son bassin versant, et comprendre si les prédicteurs sont spécifiques aux régions et, (5) d'appliquer ces modèles pour dériver des estimés régionaux pour des régions nordiques tempérées et boréales. Pour atteindre ces objectifs, cette thèse a tout d'abord développé et amélioré les approches utilisées jusqu'à maintenant pour quantifier le stock total de C des sédiments. La technique utilisée est basée sur la reconstruction du bassin sédimentaire entier en utilisant l'hydroacoustique combinée au carottage et à l'échantillonnage sédimentaire (Chapitre 1). Ensuite, cette approche a été utilisée pour 58 lacs distribués dans des régions tempérés et boréales du Québec et de la Suède, où nous avons mesuré une gamme d'autres variables, incluant : le flux particulaire vertical de carbone organique particulaire (COP), l'âge des sédiments (mesuré au 14C) et les taux d'accumulation sédimentaires récents (basés sur des profils de 210Pb); les taux d'accumulation ont été comparés aux propriétés du bassin versant et aux variables climatiques. L'accumulation totale de C dans les sédiments varie entre 5 et 59 kg C m·2, et était en moyenne plus élevée dans les lacs boréaux du Québec et de la Suède que dans les lacs tempérés. Les taux d'accumulations de C sédimentaire varient entre 0.4 et 8 gC m·2 yr-1, et les résultats montrent que l'enfouissement de carbone à long terme est en grande partie une fonction de la morphométrie du lac : il est influencé par la superficie du lac, et plus fortement encore par la forme du lac exprimé par le ratio dynamique (√Superficie du lac/profondeur d'eau moyenne) (Chapitre 1, 2 et 3). Dans un groupe de lacs (région de Eastmain), le flux particulaire de COP descendant a été comparé à la respiration et à l'accumulation récente (<100 ans) et à long terme (Holocène). Le flux particulaire de C était en moyenne 10 fois plus élevé que les taux d'accumulation récent et à long terme, qui eux étaient similaires en terme de magnitude, ce qui suggère que le COP qui arrive est rapidement minéralisé à l'interface eau-sédiment et que très peu de dégradation post-dépôt se produit à long terme (Chapitre 2). La capacité d'enfouissement de C sédimentaire (la fraction du flux de COP descendant qui subsiste dans les sédiments) est hautement prédictible; principalement à partir de la morphométrie lacustre qui elle influence l'exposition des sédiments à l'oxygène et la température de sédiments, qui sont des régulateurs clés de la dégradation du C des sédiments. Il est aussi intéressant de relever qu'aucune relation entre le C organique dissous et le flux de COP descendant, l'accumulation récente et à long terme de C n'a été décelée. De plus, la comparaison du stockage de C sédimentaire entre 4 régions (2 boréales et 2 tempérées) a révélé que la combinaison de la morphométrie et de variables climatiques (température et ruissellement) prédisent efficacement l'accumulation de C sédimentaire à travers différents paysages (Chapitre 3). Pour les lacs d'Eastmain, les taux d'accumulation de C sédimentaires représentent en moyenne moins de 5% des émissions de CO2 vers l'atmosphère, ainsi les lacs boréaux et tempérés sont de très grandes sources nettes de C vers l'atmosphère. Également, la balance entre le stockage et les émissions est aussi une fonction de la morphométrie du bassin (Chapitre 2). Toutefois, le rôle de ces lacs en tant que puits de C n'est pas négligeable, et l'accumulation de C à long terme convergent vers un court intervalle (moyenne de 3.8 kg C m·2 de bassin versant), et cette quantité dépend de la densité des lacs sur le territoire. La quantité de C stockée en milieu boréal représenterait donc entre 5% et 30% du stock total de C des paysages nordiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : lacs, sédimentation, carbone, taux d'accumulation, morphométrie

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Prairie, Yves
Mots-clés ou Sujets: Cycle du carbone (Biogéochimie) / Carbone -- Stockage -- Modèles mathématiques / Piégeage du carbone / Puits de gaz carbonique / Sédimentation (Géologie) / Sédiments lacustres / Québec (Province)
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département des sciences biologiques
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 21 mars 2016 17:44
Dernière modification: 21 mars 2016 17:44
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/7995

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