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





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Sécurité alimentaire dans l’Arctique canadien :

une perspective intégrée
JUILLET Cédric1, FURGAL Chris2,3
1 : Department of Environmental Resource Studies and Sciences; Health, Environment & Indigenous Communities Research Group, Trent University, 1600 West Bank Drive, Peterborough, Ontario, K9J7B8 – Canada, cedricjuillet@trentu.ca, 2 : Indigenous Environmental Studies Program; Health, Environment & Indigenous Communities Research Group, Trent University, 1600 West Bank Drive, Peterborough, Ontario, K9J7B8 – Canada, 3 : Nasivvik Centre for Inuit health and changing environments; Trent University, 1600 West Bank Drive, Peterborough, Ontario, K9J7B8 – Canada
Dans les communautés arctiques, la sécurité alimentaire repose à la fois sur des aliments traditionnels prélevés à même les ressources locales et sur des aliments importés et principalement distribués en épicerie. Pour autant que les ressources alimentaires locales restent accessibles, l'utilisation d'aliments traditionnels permet de surmonter certains obstacles logistiques et financiers rencontrés avec une alimentation basée strictement sur des produits importés. L’accès aux ressources alimentaires locales est gouverné en partie au moins par l'abondance et la distribution de la faune et de la flore dans le voisinage des communautés, mais aussi par la capacité des habitants à accéder en toute sécurité aux aires de chasses et de récoltes. Dans un contexte de changements climatiques et globaux et de développement économique mondial, l’Arctique est la région du monde où les changements sont anticipés comme étant les plus significatifs et les plus extrêmes à court, moyen et long termes. Des changements dans l’habitat des espèces arctiques, tels que ceux prédits par de nombreux modèles actuels des changements climatiques, laissent anticiper une modification de l'abondance et de la distribution de la faune et de la flore arctiques et ultimement, de l’accès aux principales espèces pour la consommation par les résidents des communautés arctiques. Plusieurs initiatives locales, gouvernementales et internationales en matière d'adaptation communautaire ont pris la forme d'ateliers, de programmes de surveillance ou d’études de cas spécifiques portant sur des thèmes bien précis (faune, transport, santé, culture et cætera...). Bien qu'elles aient suscitées bons nombres de données, l'approche pour accéder à une compréhension intégrée de cette information est demeurée surtout qualitative à ce jour. Beaucoup ont plaidé pour des approches plus rigoureuses, basées sur une modélisation intégrée de l'Arctique, mais également souligné la nécessité d’unir entre autres, les domaines de connaissances sur la faune et la flore, le climat et la santé dans cet effort. Le développement d’une approche quantitative qui intègre les déterminants de la sécurité alimentaire dans l’Arctique à différentes échelles spatiales, temporelles mais aussi humaines, permettant ainsi d’aborder des systèmes plus complexes, mènera à une compréhension plus critique pour les communautés aux risques associés aux changements en cours dans l’Arctique. Pour les communautés inuites qui font déjà, ou devront faire face aux multiples contraintes exercées sur la sécurité alimentaires, tel que celles de l'Arctique canadien, ce travail est essentiel pour appuyer une prise de décision éclairée et l’élaboration de politiques sur les thèmes de la sécurité alimentaire, la gestion des ressources naturelles et de la santé publique. En définissant un modèle conceptuel général sur la sécurité alimentaire comme fondation, nous présentons ici les premiers résultats issus d’une approche quantitative intégrée pour supporter la prise de décision et l’adaptation dans un Arctique canadien en pleine transition.

Vers un réseau permanent de biosurveillance en ligne et à distance

de la qualité des eaux côtières en Arctique : Talking Clams,

le projet Arctique de MolluSCAN eye.
MASSABUAU Jean-Charles1, CIRET Pierre1, SOW Mohamedou1, TRAN Damien1, DURRIEU Gilles2, CAMUS Lionel3,4, AMBROSE Will5,3, BERGE Jorgen6,3, GUDIMOV Alexander7, MATISHOV Gennady7
1 : UMR CNRS 5805 EPOC, CNRS - Univ. de Bordeaux, Place du Dr Peyneau, 33120 Arcachon, France, jc.massabuau@epoc.u-bordeaux1.fr, 2 : LMBA Laboratoire de Mathématique de Bretagne Atlantique, Univ. de Bretagne Sud, Campus de Tohannic, BP573, 56017, Vannes, France, 3 : Akvaplan-niva, FRAM Centre, 9296 Tromso, Norway, 4 : Université de Tromso, Tromso, Norway, 5 : BATES College, Biology Dpt., Lewiston, Maine 04240, USA, 6 : UNIS, Univ of Svalbard, Pb 156, 9171, Longyearbyen, Norway, 7 : MMBI, Murmansk Marine Biological Institute, Russia, 183010 Murmansk, Vladimirskaya 17, Russia
Lgroupe 14a surveillance de la qualité des eaux côtières en zone Arctique pose des problèmes très particuliers. En fait ce n’est pas seulement la surveillance qui est un problème, mais l’acquisition des connaissances de base. Le développement de systèmes d’acquisition à distance, robustes et autonomes, fonctionnels toute l’année et présentant des capacités intégratives de l’information y est donc fondamental. Nous sommes actifs dans ce domaine en Arctique depuis 20081. Notre 1ère station d’acquisition de données de référence en ligne, et de biosurveillance de la qualité de l’eau, a été mise en place en Mars 2011 dans le fjord de Tromso, Norvège (69°N). La 2ème a été installée à Ny Alesund, Svalbard (79°N) en Mai 2012 et les 3 et 4èmes à Dalnie Zelentsy, NE de Murmansk, début Octobre 2012 (69°N). Elles fonctionnent en permanence, 24h/24, 7j/7 et sont conçus pour ne pas demander d’intervention humaine sur site pendant au moins 1 an, tout en envoyant chaque jour les données collectées la veille à notre base d’Arcachon.

L’objet de notre analyse est l’étude en temps réel du comportement de groupes de 16 bivalves, principalement Chlamys islandica, incluant l’acquisition d’un index journalier de croissance de chaque individu et l’expression de leurs rythmes biologiques. L’idée de base est d’avoir des informations sur l’évolution de la qualité d’un milieu, intégrative, non pas au moyen d’analyses d’eau en continu mais via la physiologie d’un de ses habitants qui, tout au long de la journée, goûte l’eau dans laquelle il baigne. La technique est à la fois simple et compliquée. En bref, on colle sur les valves de petits électro-aimants (< 1 g) pour mesurer en permanence l’état d’ouverture des valves. Une 1ère carte électronique gère les électrodes à côté des animaux. Une 2ème en surface fait un traitement initial en assurant une mesure toutes les 0.1 s et la transmission quotidienne des informations par protocole GPRS et/ou directement internet. Le tout est un microordinateur sous Linux embarqué, consommant moins de 1 W. Les données sont réceptionnées à Arcachon sur une station de travail biprocesseur 8 cœurs, modélisées automatiquement et immédiatement publiées sous forme de graphiques évolutifs en fonction du temps, des rythmes jour/nuit et de la marée. Chaque matin, les résultats sont en accès public sur le web. Pour cela nous avons créé dès 2006 un site dédié, français-anglais, l’Œil du Mollusque (google : œil du mollusque ou molluscan eye; http://molluscan-eye.epoc.u-bordeaux1.fr/) où on trouve plus de détails sur ce qu’on fait dans divers pays et des enregistrements de la veille venant en direct de l’Arctique.
Géodynamique, Ressources naturelles
oraux

Les marges arctiques : un enjeu scientifique et industriel majeur

GEOFFROY Laurent

Professeur, UMR 6538, CNRS, Laboratoire Domaines Océaniques, IUEM, Technopôle Brest-Iroise, Plouzané 29280

Les marges passives des systèmes océaniques arctiques NE-Atlantique, Labrador-Baffin et de l’Océan Arctique sont en voie rapide d’exploration (et dans certains cas d’exploitation) par l’industrie pétrolière. La disparition chronique de la banquise augmente graduellement le champ des possibles dans un contexte d’extrême fragilité environnementale. Le contexte géodynamique de l’ouverture des océans arctique et des axes péri-Groenland reste néanmoins relativement atypique. Ces marges sont souvent de type transformant mais aussi volcaniques. L’histoire géodynamique de l’Océan Arctique est également particulièrement complexe, et la répartition des domaines continentaux et océaniques (en termes de composition lithosphérique) est mal contrainte. Compte tenu du faible nombre de campagnes océanographiques encore réalisées, il apparaît finalement énormément d’incertitudes sur la structure crustale des marges arctiques au sens large, sur l’âge des déformations et des sédiments, et donc sur la localisation et l’importance des ressources en gaz et en huile. En parallèle, ces marges constituent un laboratoire unique au monde pour la science académique, avec des applications industrielles majeures dans d’autres contextes mondiaux. En d’autres termes, et malgré les difficultés d’accès, l’étude des marges arctiques est devenue un enjeu majeur pour l’étude de marges d’autres océans plus anciens à basses latitudes. C’est le cas en particulier de l’étude des marges passives volcaniques. Ces marges représentent 50% des marges mondiales, sont très mal comprises, et sont devenues en quelques années une des cibles prioritaires de l’industrie pétrolière. Les marges en partie émergées de l’Ouest et de l’Est du Groenland sont ainsi les seules marges volcaniques au monde dont on peut étudier la structure et les mécanismes par une combinaison de moyens géologiques et de géophysique (terre/mer). L’Arctique permet aussi d’étudier les contextes d’ouverture océanique obliques à transformants avec ou sans magmatisme comme dans les détroits de Fram et de Davis. Ici encore, les régions étudiées, récentes (et donc peu recouvertes de sédiments) et en partie émergées, permettent l’accès aux structures crustales de marges explorées ou exploitées par l’industrie mais où l’exploration se fait dans des conditions de très faible « visibilité ». L’étude des marges arctique, outre la connaissance qu’elle apporte à la structure des marges in situ du domaine arctique est devenue une clé pour comprendre la structure des marges « frontières » en général. Elles se placent résolument à l’intersection des problématiques des géodynamiciens (mécanismes de la rupture des continents) et du monde industriel.

Interactions tectonique et climat : la géodynamique arctique au Paléogène :

LABROUSSE Loïc1, SUAN Guillaume2, MOUTHEREAU Frédéric1, SCHNYDER Yohann1, BIGOT-BUSCHENDORF Maélianna1, LEMONNIER Nicolas1, YOON Daichi1, YE Jing1, BAUDIN François1, AGARD Philippe1, ROBIN Cécile3


1 : iSTeP - UMR 7193 Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 Case 129 T46E3 4, place Jussieu F-75252 PARIS cedex 05 loic.labrousse@upmc.fr, 2 : UMR CNRS 5276 LGLTPE Université Lyon 1 Campus de la Doua Bâtiment Géode F-69622 Villeurbanne guillaume.suan@univ-lyon1.fr, 3 : Geosciences Rennes Equipe Dynamique des Bassins Universite de Rennes 1 Campus de Beaulieu 35042 Rennes Cedex cecile.robin@univ-rennes1.fr
Le visage actuel de l’océan arctique s’est ébauché dès le Paléogène avec l’ouverture du bassin eurasien, l’abandon de la dorsale du Labrador puis la connexion du bassin eurasien avec l’Atlantique Nord au Miocène. Cette modification des limites de plaque du côté eurasien est concomitante de changements dans le bilan des forces de la subduction péri-Pacifique et la réactivation en compression de la chaîne des Brooks en Alaska. De grands systèmes décrochants, encore mal connus, ont du assurer le relais entre ces systèmes extensifs et compressifs. Les données du forage ACEX nous indiquent qu’à cette même période, l’environnement arctique subissait des changements climatiques dramatiques depuis les maxima thermiques paléocènes-éocènes vers un système englacé sans doute dès l’Eocène moyen. Les interactions entre dynamiques interne et externe au cours de cette période charnière sont abordées à travers deux études de cas dans le cadre du Groupement Recherche et Industrie « Zones Péri-Arctiques » entre l’UPMC et TOTAL : le piégeage et la préservation de la matière organique dans le domaine en extension de la mer de Laptev et la réactivation récente des accidents de la chaîne des Brooks.

Les analyses géochimiques et isotopiques préliminaires de sections paléogènes des îles de Nouvelle Sibérie montre des corrélations significatives entre accumulations de matière organique et excursions isotopiques du carbone pour le domaine Laptev. Les palynomorphes indiquent des environnements continentaux de marais palustres chauds et humides. La comparaison de ces sections avec les données côté N-américain et les données profondes du forage ACEX doit à terme affiner notre compréhension de l’environnement arctique et des flux de matières organiques au cours du Paléogène.

Dans les Brooks Range, la datation thermochronologique (traces de fission et U-Th/He) et l’inversion des données d’âge permettent de contraindre les taux et les périodes de réactivation des accidents majeurs de la chaîne. L’interprétation des données sismiques en Mer de Beaufort vient compléter le calendrier tectonique déduit des données on-shore et montre une accélération du flux sédimentaire très récent. L’évolution thermique de la chaîne plissée et de son bassin d’avant-pays sont contraintes par l’évoluton thermique de leur substratum. Les données de thermométrie sur les roches des zones internes montrent que leur exhumation s’est faite à des températures modérées impliquant un flux de chaleur limité au cours de l’histoire récente des Brooks.

Les thèmes abordés dans ce projet, à la confluence des intérêts industriels et académiques ouvrent des pistes vers des aspects plus fondamentaux, autour desquels la communauté des géosciences arctiques peut se rencontrer dans le cadre de Chantier Arctique Français.
Zn isotopes fractionation in pristine larch forest developed on permafrost-dominated soils in Central Siberia
VIERS Jérôme1, PROKUSHKIN Anatoly2, POKROVSKY Oleg1, KIRDYANOV Alexander2, ZOUITEN Cyril1, CHABAUX François3, DUPRÉ Bernard1
1 : Observatoire Midi Pyrénées, UMR 5563 GET CNRS, Université de Toulouse; 14 Avenue Edouard Belin, 31400 Toulouse, France, jerome.viers@get.obs-mip.fr, 2 : V N Sukachev Institute of Forestry SB RAS, Akademgorodok 50/28, Krasnoyarsk, 660036, Russia, 3 : LHyGeS, Université de Strasbourg, France
In the context of climate warming boreal forested regions with continuous permafrost attract special attention because they are likely to encounter the most important changes (www.ipcc.ch). In contrast to large number of works devoted to macronutrients limitation in coniferous forests developed over permafrost, studies of micronutrients, notably divalent metals, are quite scarce. Among different metals, zinc (Zn) is especially interesting because i) it is essential for plant growth similar to manganese or molybdenum and ii) after iron, Zn is the most abundant transition metal in living organisms

Towards a better understanding of Zn transport and storage in the tree-soil-mineral-river system, stable Zn isotopes fractionation was studied in the main biogeochemical compartments of a pristine larch forest of Central Siberia developed over continuous permafrost basaltic rock lithology.

It appears that Zn isotopes are not fractionated within the soils compared to the basaltic rocks suggesting that the weathering of basaltic rocks does not lead to chemical and mineralogical differentiation along the soil profiles under current climate. By contrast Zn isotopes fractionation is observed between plants (larch) and soil and within the plant itself. Indeed, among the different habitats of the region receiving different amounts of solar radiation and nutrients (South- and North-facing slope, peat bog) we observe systematic habitat-specific differences of Zn isotopic composition between whole plant and soil. As there is no apparently different physiological behavior of Zn within the same species and within the different habitats we suggest the key role of Zn speciation in the soil solution to explain these differences. The last main result obtained is a change of Zn isotopic composition in the larch needles within the course of the growing period suggesting a change in the nutrients source. Although the isotopic measurements do not allow distinguishing between mineral and organic sources of Zn in natural waters, it can be concluded that, within the climate evolution and the increase of the thickness of thaw layer in peat bog environments, the global value of 66Zn in Siberian larch forest will increase.

Permafrost
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