Colloque national du Chantier Arctique Français «Arctique : les grands enjeux scientifiques»





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Communications orales et posters
Colloque national du Chantier Arctique Français
« Arctique : les grands enjeux scientifiques »


3-6 juin 2013
Oraux
L’Anthropisation et ses impacts

Climat : océan-glace-atmosphère

Ecosystèmes et Biodiversité

Géodynamique et ressources naturelles

Permafrost

Sociétés arctiques et systèmes de connaissance
Affiches
L’Anthropisation et ses impacts

Climat : océan-glace-atmosphère

Ecosystèmes et Biodiversité

Géodynamique et ressources naturelles

Permafrost

Sociétés arctiques et systèmes de connaissance

L’anthropisation et ses impacts
oraux

Changements climatiques, adaptations sociétales et mutations écologiques en zone subarctique : la mémoire des lacs groenlandais
BICHET Vincent1, MASSA Charly1, GAUTHIER Emilie1, PERREN Bianca B.1, MILLET Laurent1, MATHIEU Olivier2, GUILLEMOT Typhaine1,

PETIT Christophe3, RICHARD Hervé1
1 : Université de Franche-Comté, UMR CNRS 6249 Chrono-Environnement, 16 route de Gray, F-25030 Besançon Cedex, vincent.bichet@univ-fcomte.fr, 2 : Université de Bourgogne, UMR CNRS 5561 Biogéosciences, 6 boulevard Gabriel F-21000 Dijon, 3 : Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne, UMR CNRS 7041 ArScan, 3 rue Michelet, F-75006 Paris
L’adaptation des sociétés aux changements climatiques rapides implique une réorganisation plus ou moins profonde des schémas socio-économiques de développement dont le succès dépend, pour partie, du coût écologique induit par ces changements. Parmi les activités incidentes de l’adaptation, l’agriculture apparaît comme un déterminant clé à l’échelle régionale. Son développement dans les régions subarctiques, à la faveur du réchauffement climatique en cours, implique des mutations écologiques qui doivent être évaluées.

Dans cette perspective, les lacs situés au cœur du bassin agricole groenlandais, offrent l’opportunité d’étudier la trajectoire écologique d’un agro-système en développement et d’associer, sur une même unité de lieu, la rétro-observation des impacts inhérents aux pratiques agro-pastorales de la colonisation viking à l’époque médiévale (986 AD – 1450 AD). Dans le cadre du programme ANR Green Greenland, l’analyse des sédiments du lac d’Igaliku (61º00’N - 45º26’W), a permis d’évaluer les mutations environnementales induites via l’évolution du couvert végétal (pollens et microfossiles non polliniques), la réaction du réseau trophique lacustre (phytoplancton et chironomidae) et la quantification de l’érosion des sols soumis aux activités agricoles (taux d’accumulation sédimentaire et géochimie).

A la faveur de l’optimum climatique médiéval, l’emprise agricole se traduit dès l’an mil par une réduction des taxons arboréens sous la pression pastorale croissante, le développement des plantes rudérales et l’apparition de plantes non indigènes. L’érosion des sols augmente progressivement jusqu’à doubler le taux d’érosion naturel pré-anthropique. Malgré la pression démographique de l’époque et le recours à la fertilisation par fumure, l’écosystème lacustre n’est que très peu affecté. La déprise apparaît précoce comparée à la chronologie de l’abandon de la colonie et se caractérise, à partir de 1335 AD, par une réduction progressive de tous les indicateurs sédimentaires de l’agro-pastoralisme. Cette adaptation aux crises climatiques qui interviennent à la fin du XIIIe siècle et aux prémices du refroidissement du PAG est conforme aux données archéologiques qui indiquent, pour cette époque, une réorientation des besoins alimentaires de la communauté vers la chasse. A l’exception du maintien de plantes non-indigènes, l’écosystème apparaît rapidement résiliant après l’abandon viking.

Au XXe siècle, la réintroduction de l’agropastoralisme centré sur une production ovine extensive dès 1920, induit une réponse environnementale relativement similaire à l’époque viking, au moins jusqu’en 1980. A cette date, la mise un œuvre d’un programme agricole intensif et moins soumis aux aléas climatiques (stabulation hivernale et production de foin), induit des impacts écologiques sans précédent. Le taux d’érosion des sols est multiplié par 5 et la fertilisation artificielle des prairies, couplée à la concentration des effluents d’élevage, impliquent une trajectoire écologique du lac vers une eutrophisation similaire à la plupart des lacs d’Europe de l’ouest.

Si l’agriculture groenlandaise s’organise aujourd’hui sur un schéma de développement qui demeure encore compatible avec un modèle agricole durable, elle doit désormais tenir compte des limites de sensibilité de l’écosystème dans lequel elle se développe afin de garantir sa pérennité.

Impact des changements climatiques sur les oiseaux marins de l’Arctique : approches écologiques et écotoxicologiques
FORT Jérôme1,2, FREDERIKSEN Morten2, BUSTAMANTE Paco1,

GREMILLET David3, MOSBECH Anders2
1 : Littoral Environnement et Sociétés, CNRS-UMR 7266, 2 rue Olympe de Gouges, 17 000 La Rochelle, France, fort.jerome@gmail.com, 2 : Department of Bioscience, Aarhus University, Frederiksborgvej 399, 4000 Roskilde, Danemark, 3 : Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive, CNRS- UMR5175, 1919 route de Mende, 34293 Montpellier, France
Les changements climatiques affectent profondément les écosystèmes marins de l’Arctique. Parmi leurs impacts, on observe une réduction rapide des étendues de glace de mer, et la plupart des études prédisent un Océan Arctique libre de glace en été avant 2050. Cette fonte des glaces pourrait d’une part avoir des conséquences directes sur la biodiversité de cette région par la disparition d’un habitat essentiel pour la reproduction et la survie de certaines espèces. Elle pourrait également avoir des conséquences indirectes par l’augmentation des niveaux de polluants dans le milieu puisqu’elle permet un développement des activités humaines, et notamment de l’exploration et l’extraction pétrolière et gazière. Dans ce contexte, il apparait essentiel d’étudier et de mieux comprendre quel est le rôle joué par la glace de mer pour les espèces arctiques, et quelles seront les conséquences de sa diminution sur la biodiversité.

Au cours des dernières années et dans le cadre de différents programmes de recherche, nous avons étudié la niche écologique des mergules nains (Alle alle), l’oiseau marin le plus abondant de l’Arctique. Grâce à une approche originale, multidisciplinaire et réalisée à l’échelle méta-populationnelle, nous avons par exemple acquis de nouvelles connaissances sur la distribution dans le temps et dans l’espace de cette espèce, amélioré notre compréhension des déterminants écologiques régissant leurs patrons de distribution, mais aussi de la capacité des mergules nains à répondre aux variations naturelles de leur environnement. Ces résultats ont notamment mis en évidence le rôle joué par la glace de mer pour cette espèce qui se distribue le long des zones englacées tout au long de son cycle annuel, lui permettant de se nourrir de proies spécifiques. L’association d’un nouveau marqueur de glace (IP25), de la biotélémétrie et de données écologiques va à présent nous permettre d’évaluer comment le changement des conditions d’englacement observé au cours de la dernière décennie a affecté la distribution, la reproduction et la survie des mergules nains, mais aussi à l’échelle plus large de l’ensemble de la communauté des oiseaux marins de l’Arctique.

Les résultats obtenus au cours de ces études montrent également le chevauchement important entre les zones occupées par les mergules nains et celles d’exploration pétrolière, et donc le risque que représentent ces activités pour les oiseaux marins qui passent une majeure partie de leur temps au contact des eaux de surface. Il est ainsi nécessaire de combiner notre approche écologique à une approche écotoxicologique afin d’évaluer le risque que représente ce chevauchement. La mise en place d’un suivi des populations à long-terme permettra de comprendre comment l’augmentation des niveaux de polluants liés aux activités pétrolières dans le milieu se répercute au travers des réseaux trophiques et entraîne une augmentation des taux de contamination chez les oiseaux marins. Elle permettra également d’évaluer les impacts de ces taux de contaminants sur l’écophysiologie, et la valeur sélective de ces espèces.

L’ensemble de ces résultats est essentiel pour la conservation de la biodiversité aviaire en Arctique et pour comprendre l’impact des changements climatiques sur les écosystèmes marins de cette région.

Transport atmosphérique et sources régionales des polluants en Sibérie
PARIS Jean-Daniel1, CIAIS Philippe1, ANCELLET Gérard2, LAW Kathy2, NEDELEC Philippe3, BELAN Boris4, ARSHINOV Mikhail4
1 : LSCE, CEA-CNRS-UVSQ, CEA Saclay, Orme des Merisiers, 91191 Gif sur Yvette, jdparis@lsce.ipsl.fr, 2 : LATMOS-IPSL, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Versailles St-Quentin, CNRS/INSU, Paris, France, 3 : Laboratoire d’Aérologie, Observatoire Midi Pyrénées, CNRS-UPS, Toulouse, 4 : IAO-SB-RAS, 1 Akademischeski Av., Tomsk, Russia
En Sibérie, où peu d’observations sont disponibles, des mesures avions ont permis de mettre en œuvre différents mécanismes de transport de la pollution et son transport à l’échelle régionale vers la troposphère sibérienne, puis vers l’Arctique.

Les observations disponibles pour la troposphère sibérienne restent particulièrement faibles au regard des enjeux qu’elle représente. L’advection de polluants, notamment depuis l’Europe, depuis et vers cette région éloignée des grandes sources d’émissions anthropiques reste mal caractérisée. Les échanges de matière avec les écosystèmes sibériens modifient la composition chimique de l’atmosphère à grande échelle. Certains de ces processus peuvent interagir avec le climat global : l’assimilation et le stockage du CO2 par la végétation, potentiellement limités par la déposition d’ozone sur la végétation, les émissions de méthane dans les tourbières, les feux de forêts augmentant potentiellement dans un contexte de changement climatique régional.

Les campagnes aéroportées YAK-AEROSIB ont pour objectif de répondre à ces questions par des mesures atmosphériques in situ. Les avions de recherche, un Antonov-30 et un Tupolev 134, sont équipés pour la mesure in situ des gaz à effet de serre CO2, CH4 et les polluants CO, O3 et aérosols (ultrafins, fins, suies).

L’analyse de ces mesures intégrant différents modèles, dont le modèle lagrangien FLEXPART ont permis de mettre en évidence l’importance de l’advection de polluants anthropiques depuis la Chine et l’Europe. On a pu également caractériser les panaches de feux de forêt sibériens, affinant ainsi les estimations des facteurs d’émissions propres aux feux sibériens, et analyser le vieillissement du carbone suie lors de son transport vers l’Arctique. On a enfin observé la formation de nouvelles particules (nucléation) en troposphère libre propre continentale et identifié un gradient vertical d’O3 de 20-30 ppb au niveau de la couche limite, probablement associé à une déposition à large échelle de l’ozone de pollution sur la vaste forêt sibérienne, avec un impact difficile à estimer.

Les perspectives « anthropiques » des campagnes de mesures et leur analyse concernent notamment les émissions de méthane liées fuites liées à l’extraction du gaz, et les émissions de carbone suie liées aux torchères très actives dans l’Arctique russe.

La ville et l’urbanisation en Arctique

Le point sur la Recherche scientifique



VAGUET Yvette1, JEANNE Philippe2
1 : Maître de conférences, CNRS UMR IDEES Université de Rouen, Département de Géographie – Rouen - GDR 3062 Mutations Polaires – environnements et sociétés - yvette.vaguet@univ-rouen.fr, 2 : Ingénieur d'étude, CNRS UMR IDEES Université de Rouen – Rouen (France), philippe.jeanne@univ-rouen.fr

Prenant appui sur un parcours de recherche, cette proposition de présentation fait le point sur la place de l’objet ville et le processus urbanisation dans les travaux concernant l'Arctique.

La ville arctique ou subarctique comme objet d'étude en Sciences Humaines et Sociales (SHS) semble quasiment absente. On peut en prendre pour preuve l'étude du corpus des 433 résumés des communications du dernier International Congress of Arctic Social Sciences qui constitue le RDV des scientifiques des SHS (ICASS VII, 2010, Akyreyri, Islande). L'analyse lexicale quantitative du discours scientifique réalisée avec le logiciel ALCESTE met en avant les thématiques SHS de la recherche actuelle dans la zone circumpolaire. Rarement citée, quand la ville apparaît c’est en accusée des maux environnementaux et sociétaux de la zone. Toutefois, prémices de changements : la First International Conference on Urbanisation in the Arctic (Nuuk, Groenland) s'est tenue seulement en... août 2012.

Pourtant, la ville mérite bien qu'on s'y arrête aussi en arctique, ne serait-ce que pour tenter de l’appréhender, la définir, de même pour son processus associé l’urbanisation. Tout d'abord parce que les faits sont là ; il existe bel et bien une population urbaine, souvent majoritaire. L’urbanisation va bon train, ici comme partout dans le monde. La ville attire les allochtones et ceux-ci sont aussi bien trop souvent absents des projets de recherche. Il conviendrait en particulier, d'initier l'étude des processus d’appropriation d’une identité polaire pour ceux-ci et leurs descendants. De même, on attend encore l'étude modélisant l'évolution des villes et leurs activités économiques.

Face à la problématique du réchauffement climatique, l'environnement urbain montre des enjeux spécifiques. D'un côté, on entrevoit un potentiel de dynamisation lié à l'accroissement du trafic maritime mais a contrario, on craint la recrudescence des risques (inondation, effondrement des infrastructures humaines...).

Ainsi, pour nous, la ville, objet ou terrain d'étude, offre indéniablement un immense potentiel de recherches scientifiques multidisciplinaires.
Climat: Océan-glace- atmosphère
oraux
Prévisibilité saisonnière à interannuelle en Arctique
CHEVALLIER Matthieu1,2, SALAS Y MELIA David1, GARRIC Gilles2,

GEHLEN Marion3, GERME Agathe1, GUEMAS Virginie4,1,

HOUSSAIS Marie-Noëlle5, SEFERIAN Roland3,1
1 : CNRM-GAME, Météo-France, Toulouse, France, mattieu.chevallier@meteo.fr, 2 : Mercator-Océan, Ramonville-Saint Agne, France, 3 : IPSL/LSCE, Gif-sur-Yvette, France, 4 : Institut Català de Ciències del Clima, Barcelone, Espagne, 5 : IPSL/LOCEAN, Paris, France
L'Arctique est l’une des régions les plus sensibles au changement climatique. Le réchauffement en surface y est le double de la moyenne planétaire et s’accompagne notamment d’un déclin de la couverture de banquise. En septembre 2012, celle-ci couvrait moins de 4 millions de km2, soit la moitié de la moyenne 1979-2000. Le réchauffement et l'acidification de l'océan jouent également un rôle dans les changements des écosystèmes marins. Les Modèles de Circulation Générale Couplés Atmosphère-Océan (MCGAO) montrent que le déclin de l'étendue de banquise va se poursuivre au cours de ce siècle. Ces changements devraient affecter les peuples de l'Arctique de manière croissante, en offrant néanmoins de nouvelles opportunités économiques. Cela créé un besoin en prévisions saisonnières (1 mois à 1 an) à interannuelles (1 à 3 ans) de banquise.

Des expériences de prévisions rétrospectives, réalisées avec un MCGAO et initialisées à partir de reconstructions des états réels de l'océan et de la glace de mer, ont permis de montrer que l'étendue de banquise pan-Arctique était prévisible plusieurs mois à l'avance. L'état initial de la banquise, son épaisseur notamment, mais aussi d'autres facteurs comme la température de l'océan de surface, contribuent à la prévisibilité saisonnière à interannuelle de la banquise. L'étendue de banquise semble aussi prévisible par régions (mer de Barents, mer de Bering...), ce qui permet d’envisager des applications opérationnelles.

La banquise pourrait aussi représenter une source de prévisibilité pour les autres composantes du système climatique, et ce au-delà des frontières de l'Arctique. Par exemple, les anomalies estivales de banquise auraient une influence sur la circulation atmosphérique de l'hiver suivant dans l'hémisphère nord (trajectoire des tempêtes, vagues de froid). D'intenses développements de phytoplancton sont en outre fréquents près du bord de banquise, suggérant que l’évolution saisonnière du bord de glace contrôle le cycle saisonnier de la productivité primaire en Arctique. La banquise arctique pourrait donc constituer une source de prévisibilité de la productivité primaire. Les modèles actuels ne sont pas encore assez avancés pour mettre en évidence ces rôles de la banquise.

L'activité que nous présentons ici découle logiquement d'un effort nécessaire de la communauté dans l'amélioration des modèles pour toutes les composantes du système climatique arctique. Elle nécessite une coopération poussée entre les « observateurs » et « modélisateurs », notamment pour la construction d'états initiaux historiques. Enfin, la valeur ajoutée de telles prévisions doit être discutée et évaluée avec un nombre croissant d'utilisateurs, allant des acteurs économiques aux populations arctiques elle-mêmes.

A partir de résultats récents, nous dresserons un état des connaissances sur les sources de prévisibilité de la banquise arctique ainsi que sur la prévisibilité induite par la banquise. Nous présenterons ensuite les pistes envisageables pour améliorer la capacité prédictive des modèles pour les prévisions du système océan-glace de mer-biogéochimie marine en Arctique.
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