Reconstitution des paléotempératures holocènes de la forêt boréale coniférienne de l'ouest du Québec basée sur une approche multi-indicateurs

Holocene paleotemperatures reconstruction of the coniferous boreal forest of western Québec based on a multi-proxy approach.

• Auteur / Autrice : Lisa Bajolle
• Direction : Ahmed Adam Ali, Yves Bergeron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Paléobiologie
• Date : Soutenance le 10/07/2018
• Etablissement(s) : Montpellier en cotutelle avec Université du Québec à Abitibi-Témiscamingue
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de l'évolution (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Didier Galop
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ahmed Adam Ali, Yves Bergeron, Didier Galop, David Kaniewski, Hubert Morin, Morteza Djamali, Emmanuel Gandouin, Martin Lavoie
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Kaniewski

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chironomidés

Sédiments lacustres

Paléoenvironnement

Mots clés libres

Dépôts lacustres

Chironomidae

Pollen

Fonction de transfert

Changements climatiques

Lacustrine deposits

Chironomidae

Pollen

Transfer function

Climatic changes

Résumé

Un futur climat planétaire plus chaud avec une sècheresse plus marquée durant toute l’année est aujourd’hui prévus, en particulier pour les hautes latitudes de l’hémisphère nord. Ces changements environnementaux seraient marqués par des fréquences et des intensités plus importantes des perturbations naturelles, qui pourraient menacer l’intégrité de certains écosystèmes forestiers boréaux. L’une des conséquences prévisibles serait une augmentation significative de l’occurrence des feux de forêt qui est déjà et deviendrait davantage encore l’élément perturbateur majeur de ces écosystèmes. Le devenir des écosystèmes boréaux suscite donc de nombreuses interrogations et des incertitudes, ce qui amène à souligner la nécessité d’une bonne caractérisation des changements climatiques spatio-temporels et de leurs conséquences sur ces écosystèmes.Afin de maintenir ces paysages forestiers dans les limites de leur variabilité naturelle, le Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec (MFFP) se propose, dans un contexte d’aménagement écosystémique durable, d’établir un Registre des états de référence. Dans cette perspective, l’objectif de recherche de cette thèse était de produire des reconstitutions des paléotempératures holocènes les plus robustes possibles au sein de la pessière à mousses de l’ouest du Québec. La recherche a porté sur une approche multi-indicateurs incluant les Chironomidae et le pollen contenus dans les sédiments des deux lacs retenus. Les résultats mettent en évidence la pertinence des capsules céphaliques de Chironomidae pour reconstituer à haute résolution temporelle, les paléotempératures holocènes du mois d’août provenant du Lac Aurélie à l’aide de deux Fonctions de Transfert (FT). La FT Est canadienne s’est avérée plus en accord avec le signal régional que la FT canadienne. De surcroit, les assemblages de Chironomidae du Lac Lili ont donné une reconstitution surestimée des paléotempératures en raison de la faible profondeur de ce lac. Enfin, la reconstitution quantitative combinée (Chironomidae et pollen) des paléotempératures du mois d’août a souligné trois périodes principales: (i) 8500-4500 ans AA, identifiée comme le Maximum Thermique de l’Holocène (HTM) durant laquelle les températures d’août sont plus chaudes que les températures actuelles; (ii) 4500-1000 ans AA, marquée par le début de la période Néoglaciaire froide, où les températures oscillent autour des valeurs actuelles et (iii) les derniers 1000 ans AA, caractérisés par une diminution générale des températures. Plusieurs événements climatiques courts ont également été identifiés pour chaque période : (i) l’évènement froid de 8200 ans AA; (ii) l’évènement chaud de 4200 ans AA; (iii) la période chaude dite Romaine (RWP, 1900-1700 ans AA) ; (iv) la période froide de l’Âge Sombre (DACP, 1700-1500 ans AA) ; (v) l’Anomalie Climatique Médiévale (MCA, 1100 ans AA) et (vi) le Petit Âge Glaciaire (LIA, 500-250 ans AA). Une série d’événements froids est également observée vers 5900, 4300, 2800 et 400 ans AA, se référant probablement aux évènements « Bond ». La durée et l’amplitude observées des événements climatiques rejoignent les enregistrements régionaux, nord-américains et plus largement ceux de l’Hémisphère Nord. Par ailleurs, la synthèse soulignant les relations entre climat-végétation-feu confirme l’influence d’une instabilité climatique sur les changements des régimes des feux, principalement causée par les variations saisonnières des précipitations et de l'irrégularité des épisodes de sécheresse. Toutefois, notre reconstitution combinée des paléotempératures indique que les grands feux coïncident avec l’évènement ponctuel de 4200 ans AA et ceux survenus à partir de 2000 ans (RWP, DACP, MCA et LIA). La température estivale conjuguée à d’autres variables climatiques (sécheresse estivale, ensoleillement estival, et précipitations annuelles) joue donc un rôle important dans la variation du régime des feux à l’ouest du Québec.

A future warmer global climate with more severe annual drought has been predicted, especially for the high latitudes of the Northern Hemisphere. Such an environmental change would be marked by higher frequencies and intensities of natural disturbances, which could threaten the integrity of some boreal forest ecosystems. One of the foreseeable consequences would be a significant increase in the occurrence of wildfires, which is already the major disruptive element of these ecosystems. The future of boreal ecosystems thus raises many questions and uncertainties, highlighting the need for a good characterization of spatio-temporal climate changes and its consequences on these ecosystems.In order to maintain these forest landscapes within the limits of their natural variability, the Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec (MFFP) proposes, in a context of sustainable ecosystem management, to establish a registry of reference states. In this perspective, the research objective of this thesis was to produce the most possible robust reconstructions of Holocene temperatures within the spruce-moss forest of western Québec. The research focused on a multi-indicator approach including Chironomidae and pollen deposited in the sediments of two selected lakes.The results highlight the relevance of Chironomidae head capsules to reconstruct at high temporal resolution the August Holocene temperatures from Lac Aurélie using two Transfer Functions (TF). The East Canadian TF was more in agreement with the regional signal than the Canadian TF. In addition, chironomid assemblages from Lac Lili gave an overestimated paleotemperature reconstruction due to the specific shallowness of this lake. Finally, the combined quantitative reconstruction (Chironomidae and pollen) of the August palaeotemperatures suggested three distinct periods: (i) 8500-4500 years BP, identified as the Holocene Thermal Maximum (HTM) during which the August temperatures are warmer than modern temperatures; (ii) 4500-1000 cal BP, marked by the beginning of the cold Neoglacial period, where the temperatures oscillate around the current values and (iii) the last 1000 cal BP, characterized by a general decrease of the temperatures. Several short climatic events were also identified for each period: (i) the 8200 cal BP cold event; (ii) the 4200 cal BP warm event; (iii) the Roman Warm Period (RWP, 1900-1700 cal BP); (iv) the Dark Age Cold Period (DACP, 1700-1500 cal BP); (v) Medieval Climate Anomaly (MCA, 1100 cal BP) and (vi) the Little Ice Age (LIA, 500-250 cal BP). A series of cold events is also observed around 5900, 4300, 2800 and 400 cal BP, probably corresponding to the "Bond" events. The observed duration and amplitude of climate events are consistent with regional, North American records, and more widely those of the Northern Hemisphere. In addition, the synthesis highlighting climate-vegetation-fire relationships confirms the influence of climatic instability on changes in fire regimes mainly driven by seasonal variations in rainfall and frequency of drought events. However, our paleotemperatures combined reconstitution indicated that large fires coincide with the occasional event of 4200 cal BP and those occurring from 2000 cal BP onwards (RWP, DACP, MCA and LIA). Summer temperatures combined with other climatic variables (summer drought, summer insolation, and annual precipitation) play an important role in the variation of the fire regime in western Québec.