Sécheresses passées aux fins de scénarios possibles pour l'avenir, une chronologie de l'activité éolienne au Yukon, et des données sur les paléosécheresses, les paléoenvironnements et les paléovents pour usage régional aux fins de la Synthèse nationale des paléoenvironnements du Quaternaire. Les méthodes employées comprendront des travaux de terrain dans certains sites de dépôts éoliens dans la région intérieure occidentale, ciblant les effets des changements environnementaux survenus au milieu et à la fin de l'Holocène. On intégrera dans des bases de données existantes du Secteur des sciences de la Terre les données relatives à la chronologie, aux modes de circulation et aux changements environnementaux obtenues par l'étude des dépôts éoliens dans la région intérieure occidentale du Canada.

Pour plus de renseignements au sujet du projet :
Stephen Wolfe

Dans les Prairies, les sécheresses ont toujours été la principale préoccupation climatique étant donné leurs répercussions sur de multiples secteurs économiques et sur l'utilisation des terres. De graves sécheresses ont sévi récemment (1987-1988 et 2001-2002), au fil de l'histoire (1961 et dans les années 1930) et dans le passé géologique. Des études géologiques des champs de dunes des Prairies ont aidé à déterminer à quel moment avaient sévi les sécheresses antérieures, leurs répercussions et la gravité potentielle des impacts liés aux futurs changements climatiques.

Sécheresses à l'Holocène et activité dunaire:

La datation des dunes de sable par stimulation optique (Lian et coll., 2002) exécutée dans les provinces des Prairies canadiennes a permis de déterminer quand ont eu lieu les périodes d'activité et de stabilité des dunes dans le passé géologique. La plupart de ces champs de dunes sont dérivés de dépôts fluvio-glaciaires et de formations glacio-lacustres qui ont été remodelés par le vent après le retrait de l'Inlandsis laurentidien. La plupart des champs de dunes stabilisées, qu'on trouve dans les régions de forêts boréales de l'Alberta et de la Saskatchewan, sont des entités reliques qui se sont formées à l'origine dans des milieux de toundra situés près de la nappe glaciaire, il y a 16 000 à 13 000 ans (Wolfe et coll., à l'étude). L'activité dunaire s'est poursuivie dans les régions du centre de l'Alberta, 13 000 à 11 000 ans avant le présent, dans la prairie-parc et la prairie herbagée, mais les dunes ont par la suite été stabilisées par un climat plus doux associé à la masse d'air du Pacifique. Également, à compter d'il y a 13 000 ans, les vents modeleurs de dunes le long des marges de l'Inlandsis laurentidien en retrait ont été influencés par les vents anticycloniques du sud-est, qui ont duré jusqu'à il y a environ 9 000 ans. Dans les régions centrale et septentrionale de la Saskatchewan, l'activité dunaire a pris fin il y a 11 000 à 9 000 ans, de façon transgressive, dans le temps avec l'implantation de la forêt boréale et la diminution de la force des vents.

Distribution des champs de dunes en Alberta, en Saskatchewan et au Manitoba, montrant les champs de dunes actives (points rouges) et les configurations de circulation d'air (flèches vertes) il y a 17 000 à 13 000 ans. Les zones blanches représentent la glace de l'ère glaciale et les zones bleues, les lacs glaciaires.

Les sécheresses de l'Holocène moyen et tardif ont eu des répercussions importantes sur le paysage du centre et du sud des Prairies canadiennes, ce qui indique qu'elles ont sans doute été répandues et de longue durée par le passé. L'activité des champs de dunes actuellement présents dans la prairie-parc et aux marges méridionales de la forêt boréale dans le centre de la Saskatchewan a repris à l'Holocène moyen, il y a 7 500 à 4 500 ans. Cette activité a probablement été liée à une période d'aridité accrue et associée à une réduction de la couverture végétale en raison de la migration vers le nord des biomes de la prairie herbagée et de la prairie-parc. Les champs de dunes des Prairies canadiennes méridionales étaient probablement en activité à l'Holocène moyen et l'ont été de façon répétée à l'Holocène tardif (Wolfe et coll., 2002a et b).

Dunes de sable actives dans la région des Great Sand Hills, dans la partie sud-ouest de la Saskatchewan.

Sécheresses récentes et activité dunaire:

Des études géologiques menées dans la région des Great Sand Hills ont permis d'établir qu'il y a eu une activité dunaire répandue pour la dernière fois vers 1800 de notre ère et qu'elle s'est poursuivie, à une intensité plus forte que jamais, au XXe siècle pendant environ 80 ans. Des données additionnelles obtenues par la dendrochronologie indiquent que les précipitations inférieures à la moyenne qui ont sévi pendant la majeure partie des années 1700 ont entraîné une sécheresse dans les années 1790, déclenchant ainsi une activité dunaire considérable (Wolfe et coll., 2001).

Historiquement, les dunes de sable se sont stabilisées à la grandeur des Prairies canadiennes. Cette tendance à la diminution de l'activité dunaire est une réaction aux récentes variations climatiques, particulièrement de l'aridité à l'échelle décennale qui se superposent à une tendance à plus long terme vers la stabilisation, possiblement établie depuis la fin des années 1700. Ces observations montrent que la récupération des dunes dans les Prairies canadiennes se prolonge bien après la perturbation initiale, ce qui entraîne une activité dunaire plus intense que prévue sur de longues périodes (Hugenholtz et Wolfe, 2005a).

Un modèle conceptuel, englobant la théorie de la croissance de la végétation et la théorie du système géomorphologique, pour l'activité des systèmes dunaires dans les Prairies canadiennes a été élaboré (Hugenholtz et Wolfe, 2005b). L'activité dunaire est modélisée comme un phénomène cyclique, où il y a alternance entre des états actifs et des états stables. Cette activation résulte d'une perturbation climatique, comme la sécheresse, qui diminue la couverture végétale. La stabilisation est décrite à l'aide d'un modèle sigmoïde de la croissance de la végétation. Le modèle montre que de petites perturbations (sécheresses fréquentes mais moins importantes) peuvent prolonger la durée de la récupération, permettant ainsi aux dunes de demeurer en activité bien après la perturbation initiale.

Étendue de dunes de sable actives (en hectares) lors d'années successives dans les Brandon Sand Hills. Exemple de la tendance historique à la stabilisation dans les Prairies.

Impacts liés aux futurs changements climatiques:

Les résultats des multiples modèles de circulation générale prédisent qu'en raison des concentrations accrues d'émissions de gaz à effet de serre, il est possible que les Praires connaissent la plus forte hausse des températures au Canada méridional, ce qui entraînerait de vastes changements et la nécessité que la société élabore des mesures d'adaptation appropriées. Les changements climatiques prévus dans des étendues ciblées des Prairies canadiennes d'ici les années 2050 pourraient comporter : une hausse des températures moyennes de l'ordre de 2,5 à 5,0 degrés celsius, le réchauffement se manifestant à toutes les saisons; une petite hausse des précipitations annuelles (les scénarios varient de presque aucun changement à une hausse d'environ 50 mm) et une diminution de l'humidité disponible. Le rapport des précipitations sur l'évapotranspiration diminuera de façon plus marquée dans les régions plus humides et de façon moins marquée dans les régions plus sèches (Wolfe et Thorpe, 2005).

Ces changements prévus devraient influer grandement sur les champs de dunes de sable des Prairies canadiennes. Ces impacts peuvent inclure des changements au niveau de la productivité et de la composition des espèces des herbages, une réduction de la productivité des forêts et une augmentation possible de la susceptibilité des champs de dunes à l'érosion. Ces impacts physiques et biologiques peuvent à leur tour avoir des conséquences sociales et économiques qui feront en sorte que la société devra modifier ses comportements et adopter des stratégies minimisant les conséquences environnementales et économiques négatives associées aux changements climatiques.

Dans la plupart des champs de dunes, la planification et les pratiques de gestion sont nettement plus protectrices et axées sur la conservation que dans les autres parties des Prairies. Les progrès réalisés en matière de planification de l'utilisation des terres sont également relativement importants (particulièrement dans les champs de dunes Great et Manito Lake). Cette situation devrait faciliter l'adaptation aux changements climatiques. Toutefois, des inventaires biophysiques détaillés devraient être effectués pour tous les champs afin de disposer de données de référence pour la surveillance. Pour tous les champs, il faudrait élaborer des plans d'utilisation des terres qui tiennent compte des impacts des changements climatiques sur les utilisations futures des terres. Les plans d'utilisation des terres devraient inclure des mécanismes de gestion adaptative (c.-à-d., surveillance, examen et révision des plans prévus). Les communications avec les gestionnaires des grands pâturages libres, des forêts et des parcs de même qu'avec les autres intervenants devraient continuer à être axées sur une sensibilisation accrue aux impacts et à l'adaptation liés aux changements climatiques. Les programmes de surveillance de la végétation devraient être conçus de manière à inclure des indicateurs des impacts des changements climatiques comme la production des herbages et la composition des espèces à l'échelle décennale mesurées dans un réseau de sites repères clôturés dans les grands pâturages libres. On peut utiliser des séries chronologiques de photographies aériennes ou d'images satellite pour surveiller les changements sur de vastes étendues de la praire-parc et de la prairie herbagée

Étant donné que l'écozone de transition boréale est susceptible de changer, les programmes de surveillance des forêts dans des régions comme les champs de dunes Nisbet et Fort à la Corne devraient être élaborés de manière à inclure des indicateurs des impacts des changements climatiques. Ces indicateurs peuvent englober les change- ments des taux de croissance des arbres, de la mortalité des arbres causée par la sécheresse, de l'incidence des insectes et des maladies [p. ex., livrée des forêts (Malacosoma disstria), tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana), faux gui (Arceuthobium americanum)] et les changements au niveau de la survie dans les plantations.

Dunes de sable couvertes d'une végétation forestière émergente (à l'avant-plan) au champ de dunes Fort à la Corne dans le centre de la Saskatchewan, à la suite d'un feu en 1995. Les basses terres non brûlées sont occupées par des épinettes blanches (Picea glauca) et des peupliers faux-trembles (Populus tremuloides).

Remerciements:

Ces travaux de recherche ont été menés conjointement avec des chercheurs de l'Université Mount Allison, de l'Université de Calgary, de l'Université Simon Fraser et de l'University College of the Fraser Valley et en collaboration avec le Saskatchewan Research Council. Nous sommes très reconnaissants aux sociétés Bowies Ltd. et Martin Grazing Co-op pour leur appui soutenu et l'accès à la région des Great Sand Hills.

Références:

Hugenholtz, C.H. and Wolfe, S.A. 2005a. Recent stabilization of active sand dunes on the Canadian prairie and relation to recent climate variations. Geomorphology, 68: 131-147.

Hugenholtz, C.H. and Wolfe, S.A. 2005b. Biogeomorphic model of dunefield activation and stabilization on the northern Great Plains. Geomorphology. In press.

Lian, O.B., Huntley, D.J. and Wolfe, S.A. 2002. Optical dating of eolian dune sand from the Canadian prairies. Géographie physique et Quaternaire, 56: 191-202.

Wolfe, S.A. and Thorpe, J. 2005. Shifting sands: climate change impacts on sand hills in the Canadian prairies and implications for land use management. Prairie Forum, 30: 123-142.

Wolfe, S.A., Huntley, D.J. and Ollerhead, J. In review. Relict late Wisconsinan dune fields of the northern Great Plains, Canada. Géographie physique et Quaternaire.

Wolfe, S.A., Ollerhead, J., Huntley, D.J. and Lian, O.B. In press. Holocene dune activity and environmental change in the prairie parkland and boreal forest, central Saskatchewan, Canada. The Holocene.

Wolfe, S.A., Huntley, D.J. and Ollerhead, J. 2002a. Optical dating of modern and late Holocene dune sands in the Brandon Sand Hills, southwestern Manitoba. Géographie physique et Quaternaire, 56: 203-214.

Wolfe, S.A., Ollerhead, J. and Lian, O.B. 2002b. Holocene eolian activity in south-central Saskatchewan and the southern Canadian prairies. Géographie physique et Quaternaire, 56: 215-227.

Wolfe, S.A. Huntley, D.J., David, P.P., Ollerhead, J., Sauchyn, D.J. and MacDonald, G.M. 2001. Late 18th century drought-induced sand dune activity, Great Sand Hills, Saskatchewan. Canadian Journal of Earth Science, 38: 105-117.