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Response of boreal ecosystems to varying modes of permafrost degradation

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Abstract:

Permafrost degradation associated with a warming climate is second only to wildfires as a major disturbance to boreal forests. Permafrost temperatures have risen to 4 °C since the “Little Ice Age”, resulting in widespread thawing of permafrost. The mode of permafrost degradation is highly variable, and its topographic and ecological consequences depend on the interaction of slope position, soil texture, hydrology, and ice content. We partitioned this variability into 16 primary modes: (1) thermokarst lakes from lateral thermomechanical erosion; (2) thermokarst basins after lake drainage; (3) thaw sinks from subsurface drainage of lakes; (4) glacial thermokarst of ice-cored moraines; (5) linear collapse-scar fens associated with shallow groundwater movement; (6) round isolated collapse-scar bogs from slow lateral degradation; (7) small round isolated thermokarst pits from surface thawing; (8) polygonal thermokarst mounds from advanced ice-wedge degradation; (9) mixed thermokarst pits and polygons from initial ice-wedge degradation; (10) irregular thermokarst mounds from thawing of ice-poor silty soils; (11) sinkholes and pipes resulting from groundwater flow; (12) thermokarst gullies and water tracks from surface-water flow; (13) thaw slumps related to slope failure and thawing; (14) thermo-erosional niches from water undercutting of ice-rich shores; (15) collapsed pingos from thawing of massive ice in pingos; and (16) nonpatterned ground from thawing of ice-poor soils. These modes greatly influence how thermokarst changes or disrupts the ground surface, ecosystems, human activities, infrastructure, and the fluxes of energy, moisture, and gases across the land–air interface.

La dégradation du pergélisol en lien avec le réchauffement climatique est la seconde cause de perturbation majeure des forêts boréales, après les feux. Les températures dans le pergélisol se sont réchauffées de 4 °C depuis le « Petit Âge Glaciaire » avec, comme résultat, sa fonte extensive. Les modalités de dégradation du pergélisol sont très variées et ses conséquences topographiques et écologiques dépendent des interactions entre le relief, la texture du sol, les conditions hydriques et la teneur en glace. Les auteurs ont reconnus 16 modes principaux de dégradation du pergélisol : (1) les lacs de thermokarst suite à l'érosion thermo-mécanique latérale; (2) les cuvettes de thermokarst consécutives au drainage de lacs; (3) les trous de fonte découlant du drainage souterrain de lacs; (4) le thermokarst affectant des moraines à cœur de glace; (5) les cicatrices linéaires d'effondrement associées à l'écoulement des eaux de sous-surface dans les tourbières minérotrophes; (6) les cicatrices d'effondrement circulaires liées à la dégradation latérale lente dans les tourbières ombrotrophes; (7) les petites dépressions circulaires isolées de thermokarst résultant de la fonte en surface; (8) les buttes de thermokarst polygonales résultant de la fonte avancée de coins de glace; (9) les dépressions de thermokarst diverses liées à la fonte initiale de coins de glace; (10) les buttes de thermokarst de forme irrégulière résultant du dégel de sols silteux pauvres en glace; (11) les trous et les tunnels résultant de l'écoulement souterrain; (12) les ravins de thermokarst et les rigoles provoquées par l'écoulement de surface; (13) les glissements de terrain découlant des ruptures de versant au dégel; (14) les niches de thermo-érosion faites par l'eau à la base des falaises riches en glace; (15) les pingos effondrés suite à la fonte de leur noyau de glace massive; et (16) les terrains sans structure découlant du dégel de sols pauvres en glace. Ces modes, ou processus, influencent grandement la façon dont le thermokarst modifie et affecte la surface du terrain, les écosystèmes, les activités humaines, les infrastructures et les flux d'énergie, d'humidité et de gaz à l'interface sol–atmosphère.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2005

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