Remote sensing evaluation of High Arctic wetland depletion following permafrost disturbance by thermo-erosion gullying processes

Perreault, N., Lévesque, E., Fortier, D., Gratton, D. et Lamarque, L. J. (2017). Remote sensing evaluation of High Arctic wetland depletion following permafrost disturbance by thermo-erosion gullying processes. Arctic Science, 3 (2). pp. 237-253. ISSN 2368-7460 DOI 10.1139/as-2016-0047

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Résumé

Abstract
Northern wetlands and their productive tundra vegetation are of prime importance for Arctic wildlife by providing high-quality forage and breeding habitats. However, many wetlands are becoming drier as a function of climate-induced permafrost degradation. This phenomenon is notably the case in cold, ice-rich permafrost regions such as Bylot Island, Nunavut, where degradation of ice wedges and thermo-erosion gullying have already occurred throughout the polygon-patterned landscape resulting in a progressive shift from wet to mesic tundra vegetation within a decade. This study reports on the application of the normalized difference vegetation index to determine the extent of permafrost ecosystem disturbance on wetlands adjacent to thermo-erosion gullies. The analysis of a GeoEye-1 image of the Qarlikturvik valley, yielding a classification with five classes and 62% accuracy, resulted in directly identifying affected areas when compared to undisturbed baseline of wet and mesic plant communities. The total wetland area lost by drainage around the three studied gullies approximated to 95 430 m2, which already represents 0.5% of the total wetland area of the valley. This is worrisome considering that 36 gullies have been documented in a single valley since 1999 and that permafrost degradation by thermal erosion gullying is significantly altering landscape morphology, modifying wetland hydrology, and generating new fluxes of nutrients, sediments, and carbon in the watershed. This study demonstrates that remote sensing provides an effective means for monitoring spatially and temporally the impact of permafrost disturbance on Arctic wetland stability.

Résumé
Les terres humides du Nord ainsi que leur végétation de toundra fertile sont d’une grande importance pour la faune arctique en procurant un fourrage de grande qualité et des habitats de reproduction. Cependant, beaucoup de terres humides deviennent plus sèches en fonction de la dégradation du pergélisol d’origine climatique. Ce phénomène est notamment le cas dans les régions de pergélisol froides, riches en glace comme l’île Bylot, Nunavut, où les phénomènes de fonte de coins de glace et de ravinement par érosion thermique se sont déjà produits partout dans le paysage de polygones en plan, entraînant un changement progressif de la végétation de toundra humide à mésique en une décennie. Cette étude fait état de l’application d’indice de végétation par différence normalisée afin de déterminer l’ampleur de la perturbation des écosystèmes du pergélisol affectant les terres humides adjacentes aux ravins d'érosion thermique. L’analyse d'une image de GeoEye-1 de la vallée Qarlikturvik, rapportant une classification à cinq classes avec une exactitude de 62%, a permis de directement identifier les zones touchées lorsque comparées à la référence, soit les communautés intactes de plantes humides et mésiques. La zone de terres humides totale perdue par le drainage autour des trois ravins étudiés était approximativement 95 430 m2, ce qui représente déjà 0,5% de la zone de terres humides totale de la vallée. Ceci est inquiétant étant donné que 36 ravins ont été documentés dans une seule vallée depuis 1999 et cette dégradation du pergélisol par ravinement d’érosion thermique change significativement la morphologie du paysage, modifie l’hydrologie des terres humides et produit de nouveaux flux de nutriments, de sédiments et de carbone dans le bassin hydrographique. Cette étude démontre que la télédétection est un moyen efficace de surveiller dans le temps et dans l’espace les effets de perturbation du pergélisol sur la stabilité des terres humides arctiques.

Type de document:	Article
Mots-clés libres:	Arctic wetlands Thermo-erosion gullies Permafrost disturbance Remote sensing Normalized difference vegetation index (NDVI) Terres humides de l’Arctique Ravins formés par érosion thermique Perturbation du pergélisol Télédétection Indice de végétation par différence normalisée (NDVI)
Date de dépôt:	04 janv. 2024 15:59
Dernière modification:	04 janv. 2024 15:59
Version du document déposé:	Version officielle de l'éditeur
URI:	https://depot-e.uqtr.ca/id/eprint/11082

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