Pavillon Alexandre-Vachon
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Le pergélisol représente un réservoir deux fois plus important en carbone que l’atmosphère. Avec le réchauffement climatique actuel, on observe son dégel, ce qui provoque entre autres l’affaissement des sols. Il en résulte la formation de lacs, appelés des « mares de thermokarst », lesquelles accumulent la matière organique (MO) du sol anciennement gelé. Cette MO pouvant maintenant être dégradée par la radiation solaire est convertie en gaz à effet de serre (GES), comme le CO2, mais également en composés organiques volatils (COV), qui sont émis vers l’atmosphère. Ces derniers peuvent certes être oxydés en GES, mais ont également le potentiel de favoriser la formation de nuages en servant de noyaux de nucléation, ce qui leur confère un impact climatique supplémentaire.
Le projet consiste à échantillonner diverses mares de thermokarst dans le Nord québécois afin d’analyser la composition des COV issues de la photochimie. À partir de ces résultats, des études mécanistiques pourront être conduites afin de mieux comprendre leur mécanisme de formation chimique et leurs transferts dans d’autres réservoirs environnementaux, comme les océans. La production d’aérosols issues de l’oxydation atmosphérique des COV sera également investiguée. Enfin, il faudra quantifier ces flux afin d’approximer la quantité de GES et de COV émis et de prédire leur contribution au réchauffement climatique.
Les villages de Umiujaq et de Kuujjuarapik, situés au Nunavik sur la côte Est de la Baie d’Hudson, sont les principales zones d’échantillonnage en raison de l’omniprésence des mares de thermokarst. En effet, il a été montré que le pergélisol discontinu de ces régions subit d’importantes dégradations depuis les dernières décennies.
Des réacteurs photochimiques dans des cellules de quartz seront construits afin de soumettre la MO échantillonnée à de la radiation UV et visible. Les produits émis en phase gazeuse sont caractérisés à l’aide d’un spectromètre de masse à trappe orbitale (ORBITRAP) afin d’en déterminer la composition avec une grande précision. De plus, d’autres techniques spectroscopiques (UV-VIS, fluorescence) vont permettre d’évaluer les propriétés chromophoriques des échantillons.
Les études précédentes sur la photochimie des mares de thermokarst se sont surtout focalisées sur les GES, comme le CO2 et le CH4, alors que les COV n’ont quasiment pas été analysés. Les résultats attendus vont donc permettre de quantifier une source négligée de CO2 émis vers l’atmosphère ainsi qu’une source d’aérosols susceptible de refroidir le climat. Ces phénomènes sont cruciaux à prendre en compte si l’on veut parvenir à obtenir des modèles climatiques réalistes.