EN :

A large part of the boreal zone of the western Canadian Arctic is underlain by ice-rich discontinuous permafrost which when thawed, can lead to settlement of the ground surface that has implications for the integrity of northern infrastructure, including oil and gas pipelines. A simple yet physically-based model is desired to simulate thawing of the active layer in different materials commonly found along the Mackenzie Valley pipeline corridor. Stefan’s algorithm determines the phase change of soil moisture using ground surface temperature as the upper boundary condition and conduction to transfer heat to the freeze-thaw front. It is tested on a permafrost site near Wrigley, Northwest Territories, where the computed thaw penetration compares satisfactorily with field data. To further explore the effects of climate and soil types on active layer depth, three representative sites in the Mackenzie valley where ground surface temperatures are available were selected for simulation of ground thaw, under two summer conditions. Results of the simulation demonstrate the sensitivity of active layer thaw to (1) soil materials due to differential thermal properties, (2) moisture content, which largely controls the latent heat requirement for phase change, and (3) inter-annual variations in ground surface temperature. Given the strong potential for environmental changes in the vast boreal region, the model allows the active layer thaw responses to be easily assessed.

FR :

Simulation de la couche active de dégel d’un environnement boréal. Une vaste partie de la zone boréale de l’Arctique canadien occidental repose sur un pergélisol discontinu riche en glace qui, en dégelant, peut causer des problèmes de surface du sol pouvant compromettre l’intégrité des structures nordiques, dont les pipelines de pétrole et de gaz. Un modèle physique simple est nécessaire pour la simulation du dégel de la couche active des divers dépôts meubles trouvés le long du corridor du pipeline de la vallée du Mackenzie. L’algorithme de Stefan détermine la phase du changement d’humidité du sol en utilisant la température de surface comme la condition limite supérieure, et la conduction au transfert de la chaleur jusqu’au front de gel-dégel. Cet algorithme est appliqué à un site de pergélisol près de Wrigley, Territoires-du-Nord-Ouest, où la simulation de la profondeur de dégel se compare bien aux données de terrain. Afin d’explorer plus encore les effets du climat et du type de sol sur la profondeur de la couche active, trois sites représentatifs de la vallée du Mackenzie, où les températures de la surface du sol sont disponibles, ont été sélectionnés pour une simulation de dégel du sol, selon deux conditions estivales. Les résultats de la simulation montrent la sensibilité de la couche active de dégel (1) aux propriétés thermiques différentielles des matériaux du sol, (2) au contenu en humidité, qui contrôle la chaleur latente provoquant le changement de phase, et (3) aux variations interannuelles des températures de la surface du sol. En raison du fort potentiel de changements environnementaux dans la vaste région boréale, le modèle permet d’évaluer aisément le dégel de la couche active qui en constitue une réaction.

EN :

This research is conducted on a mesotidal, argillite shore platform at Mont Louis in Gaspé, Québec, and on macrotidal platforms in the basalts of Scots Bay and the sandstones of Burncoat Head in Nova Scotia. Rock samples have been subjected to wetting and drying and to salt weathering cycles. The platforms were surveyed; rock hardness was determined with a Rock Test Hammer; waves were recorded in the field; and downwearing rates were measured at 56 micro-erosion meter stations over 1 to 3 years. Weathering is the dominant process at Mont Louis, although the horizontal platform may have been cut by waves at the high tidal level. Wave backwearing was much more important than downwearing by weathering during the Holocene at Scots Bay. Wave quarrying only occurs on a few scarps today, however, and without much abrasive material, slow downwearing now dominates over most of the platform surface. Waves probably help to remove loosened sand grains at Burncoat Head, thereby contributing to platform downwearing. Abrasion is also important in places, but the data suggest that backwearing by wave quarrying and probably frost has been a little more important than downwearing by abrasion and weathering during the Holocene.

FR :

Processus des plates-formes littorales de l’est du Canada. Une plate-forme littorale d’argilites soumise à des marées modérées à Mont Louis en Gaspésie, Québec, et des plates-formes soumises à des fortes marées dans les basaltes de Scots Bay et les grès de Burncoat Head de la Nouvelle-Écosse furent étudiées. Des échantillons de roches ont été soumis à des cycles de mouillage et de séchage et d’haloclastie. Le profil des plates-formes a été mesuré, la dureté des roches a été établie par le test du marteau de Schmidt, les vagues ont été mesurées sur le terrain et le taux d’usure vertical a été quantifié à 56 stations avec des appareils détectant la micro-­érosion, le tout sur une période d’un à trois ans. L’altération est le processus dominant à Mont Louis, bien que la plate-forme horizontale ait été entaillée par les vagues au maximum des marées hautes. L’usure horizontale par les vagues était plus importante que l’usure verticale par altération durant l’Holocène à Scots Bay. L’extraction de grands blocs par les vagues ne se produit toutefois de nos jours que sur quelques abrupts et, en l’absence de matériel abrasif, une lente usure verticale domine maintenant sur la plupart des plates-formes. Les vagues ont probablement aidé à éliminer les grains de sable produits par l’altération à Burncoat Head, contribuant ainsi à l’usure verticale de la plate-forme. L’abrasion est également importante à certains endroits, mais les données indiquent que l’usure horizontale par les vagues, et aussi par le gel, a été un peu plus importante que l’usure verticale par l’abrasion et l’altération durant l’Holocène.

EN :

Burley Beach (southeastern Lake Huron) exhibits a multi-barred shoreface, the long-term equilibrium morphology characteristic of many low angle, sandy beaches in the Canadian Great Lakes. During a single major storm, a new bar emerged 50-60 m offshore as an irregular trough-crest form, through differential erosion of an existing shore terrace. Emergence, bar growth and offshore migration were associated with: (a) an overall negative sediment balance in the inner surf zone initially (‑2.30 m³>/m beach width), but with a large positive sediment balance (+5.10 m³/m) subsequent to the storm peak and during the storm decay; (b) progradation of the beach step to produce a new shore terrace; and (c) offshore migration of the two outer bars to provide the accommodation space necessary for the new bar. The primary transport mechanisms accounting for emergence of the new bar, its growth and migration were: (a) the mean cross-shore currents (undertow), which always transported suspended sediment offshore; and (b) the onshore transport of suspended sediment by incident gravity wave frequencies early in the storm and subsequently by infragravity waves (at the storm peak and the decay period). The longshore transport of sediment was significant in terms of the gross transport, although the net result was only a small transport to the south-west (historic littoral transport direction). It did not cause bar initiation, but it may have supplied some of the sediment for bar growth. The primary mechanism for bar initiation and growth was the cross-shore displacement of sediment by wave-driven (oscillatory) transport and cross-shore mean currents (undertow).

FR :

Émersion et migration d’une barre côtière : bilan sédimentaire et changements morphologiques d’une plage à barres multiples des Grands Lacs. La plage de Burley (sud-est du lac Huron) présente une avant-côte à barres multiples, état morphologique caractéristique de l’équilibre à long terme des plages sableuses à pente faible. Au cours d’un seul orage majeur, une nouvelle barre s’est développée à 50-60 m au large de la côte en forme de creux et crête irrégulière, suite à l’érosion d’une terrasse côtière. L’émersion, la croissance et la migration de la barre est attribuable à (a) un bilan sédimentaire négatif dans la zone interne du ressac (‑2,30 m³/m), mais à un bilan sédimentaire positif (+5,10 m³/m) durant l’apogée et la dissipation de l’orage, (b) l’exondation du gradin de plage pour générer une nouvelle terrasse côtière et (c) la migration de deux barres distales au large de la côte, laissant assez d’espace pour la mise en place d’une nouvelle barre. Les mécanismes de l’émersion, de la croissance et de la migration sont : (a) les contre-courants qui transportent les sédiments en suspension au large de la côte et (b) le transport vers la côte via la fréquence des vagues de gravité générées au début de l’orage et par les vagues d’infragravité subséquentes (au maximum de l’orage et durant sa dissipation). Le transport brut des sédiments est important, mais le résultat net correspond seulement à un léger transport vers le sud-ouest (direction historique du transit littoral). Ceci ne cause pas la création de la barre, mais peut contribuer aux apports sédimentaires nécessaires à sa croissance. Le mécanisme responsable de l’évolution des barres est le transport des sédiments par les vagues oscillatoires et les contre-courants.

EN :

Mobile Beach, a reflective, moderate-to-high energy, gravel bayhead bar system in eastern Newfoundland, has been influenced by 15 hurricanes and strong winter storms, and at least 9 significant autumn and winter storms between July 1989 and December 2005. Yearly variations in the extent of seasonal ice cover offshore, and snow cover, ice foot development, and freezing of beach sediment, also have shaped Mobile Beach. Vehicle activity and foot traffic have resulted in coarsening, compaction, and steepening. Excavation of a drainage channel through the beach affected sediment supply and transport. Changes in hurricane activity, in the occurrence and impact of northeast winds, and in seasonal ice cover, play a major role in shaping coastal morphology, in conjunction with sea level rise. Variations in the North Atlantic Oscillation are reflected in storm effectiveness and snow and ice influence. Tropical storm and hurricane activity results in substantial modifications to the beach, but the erosional events cannot be correlated with overall variations in hurricane activity. Although Mobile Beach does respond to large-scale regional to hemispheric factors, local factors, including the angle of wave attack, the number of previous events, and anthropogenic activity, play the dominant role here.

FR :

Plus de 16 ans, plus de 16 stress : évolution d’une plage réflective de graviers, 1989-2005. La plage de Mobile est une plage à forte pente (dite réflective) de graviers, de niveau d’énergie moyen à élevé, située au sud-est de Terre-Neuve. Elle a subi 15 ouragans ou violents orages hivernaux, dont au moins neufs orages d’automne ou d’hiver importants se sont produits entre juillet 1989 et décembre 2005. Les variations annuelles de l’étendue de la couverture de glace au large, la couverture nivale, le développement d’un pied de glace et le gel des sédiments de plage ont également façonné la plage de Mobile. Le passage de véhicules et de piétons s’est traduit en une augmentation de la taille des sédiments, leur compaction et l’accentuation de la pente de la plage. Le creusement d’un canal de drainage a également affecté l’apport et le transport des sédiments. Les changements de l’activité des ouragans, de la fréquence et de l’impact des vents du nord-est et du couvert de glace saisonnier, couplés aux variations du niveau de la mer, jouent un rôle majeur sur la formation de la morphologie côtière. Les variations de l’Oscillation Nord Atlantique se reflètent dans l’intensité des orages et l’incidence de la neige et de la glace. Les tempêtes tropicales et les ouragans modifient substantiellement la plage, mais l’érosion ne peut être corrélée aux variations générales de l’activité des ouragans. Bien que la plage de Mobile réagisse aux facteurs régionaux et hémisphériques d’ensemble, les facteurs locaux, incluant l’angle d’attaque des vagues, le nombre d’événements antérieurs et les activités anthropiques, y jouent ici un rôle clé.

EN :

Few studies in arctic Canada have combined research on both the physical marine environment and benthic invertebrates. This is the first detailed study of the oceanographic conditions and distribution of sediments and biota in the intertidal and subtidal zones of Igloolik Island, Nunavut. Oceanographic measurements (temperature, salinity, dissolved oxygen, turbidity), and sediment and biological sampling were undertaken over two summers (1999, 2002). Intertidal zones are underlain by bedrock with a thin veneer of gravel with a very poorly sorted fine matrix and devoid of benthic invertebrates, due to harsh environmental conditions. Ninety-six benthic invertebrates species were identified in the subtidal zone of Turton Bay, a shallow embayment of Igloolik Island that opens to the south into Hooper Inlet. Oceanographic conditions were similar throughout Turton Bay. The shallow depth of Turton Bay (<25 m) and open fetch to the south means that the bay water is well mixed throughout during the ice-free period. Variations in species, abundances and densities result from local conditions and substrate characteristics. Subtidal areas with unconsolidated substrates have abundant and diversified benthic fauna, whereas those with consolidated substrates have more limited species dominated by epifauna. The greatest abundances and densities occur at the deepest sites with the finest sediments and deposit-feeding species. The shallow subtidal zone (<5 m) is characterized by a thin sandy surface veneer overlying bedrock. It is an extension of the intertidal zone and is much affected by ice action during break-up with reduced numbers of marine fauna. High densities of opportunistic and pollution tolerant species along transects in Turton Bay are explained by the outflow and seepage from the sewage lagoon and dumpsites proximal to these transects.

FR :

Sédiments et invertébrés de la zone marine côtière de l’île d’Igloolik, Nunavut. Peu d’études menées dans l’arctique canadien combinent les données sur l’environnement physique marin et les invertébrés. Ceci est la première étude détaillée portant sur les conditions océanographiques et la distribution des sédiments et des invertébrés dans les zones intertidales et subtidales de l’île d’Igloolik, Nunavut. Les mesures océanographiques (température, salinité, oxygène dissous, turbidité) et l’échantillonnage des sédiments et des invertébrés ont été menées durant les étés de 1999 et 2002. Les zones intertidales reposent sur de la roche en place avec un mince placage de graviers faiblement triés, exempts d’invertébrés à cause des conditions environnementales rigoureuses. Quatre-vingt-seize espèces d’invertébrés marins ont été identifiées dans la zone sub-tidale de Turton Bay, une baie peu profonde qui se déverse au sud dans Hooper Inlet. La faible profondeur de la baie (<25 m) et son ouverture vers le sud signifie que l’eau est bien mélangée sur toute sa profondeur, pendant la période sans glace. Les variations d’espèces, d’abondance et de densité sont le résultat des conditions locales et de la nature du substrat. Les zones subtidales avec un substrat non consolidé possèdent une faune abondante et diversifiée tandis que celles au substrat consolidé présentent une variété d’espèces plus limitée. L’abondance et la diversité maximales des espèces se trouvent aux sites les plus profonds composés de sédiments fins, dominés par des espèces se nourrissant de dépôts. La zone subtidale peu profonde (<5 m) est caractérisée par un mince placage de sable sur la roche en place. Elle constitue une extension de la zone intertidale et elle est très affectée par l’action des glaces, d’où la faune marine réduite. La forte densité des espèces opportunistes et tolérantes à la pollution le long des transects de Turton Bay s’explique par les fuites du lagon de vidange et des dépotoirs situés à proximité.

EN :

Coastal regions within Auyuittuq National Park Reserve (ANPR) are sensitive to mass movement processes and threatened by flooding in response to sea level rise. These processes pose a risk to culturally significant archaeological sites within ANPR. Sites at risk of disturbance need to be identified and protected to conserve valuable archaeological resources. Since the costs of identifying and monitoring sites at risk in remote areas are substantial, modern technologies such as Geographic Information Systems (GIS) can be used to create a more rapid and cost-effective means to monitor coastal environments and manage coastal resources. This study examines the application of GIS technology to assess the risk of disturbance of 44 coastal archaeological sites by mass movement and marine flooding within ANPR. Data on surficial materials and slope angles are combined in an overlay analysis to assess terrain sensitivity to mass movement. The output from this analysis is a coarse regional assessment of mass movement potential as it relates to the strength of materials on slopes. The overall risk of disturbance for archaeological sites within ANPR is assessed by combining the risk of mass movement and the risk of marine flooding. Twenty-eight sites within ANPR are identified as being at considerable risk to disturbance: these sites are located largely on glaciomarine sediments at moderate or high slope angles and are at substantial risk to flooding (less than two metres above sea level).

FR :

Application des techniques SIG dans l’évaluation du risque de perturbation des sites archéologiques par les mouvements de masse et les inondations marines dans la réserve du parc national de Auyuittuq, Nunavut. Les côtes de la réserve du parc national de Auyuittuq sont sensibles aux mouvements de masse et sont affectées par la montée du niveau marin. Ceci constitue un risque pour les sites archéologiques de grande valeur culturelle. De tels sites doivent être identifiés et protégés afin de préserver les ressources archéologiques. Parce que les coûts d’identification et de suivi des sites à risque dans les régions éloignées sont substantiels, les technologies modernes peu coûteuses dont les Systèmes d’Information Géographique (SIG) peuvent être utilisées pour le suivi des environnements côtiers et la gestion des ressources côtières. Cette étude porte sur l’application d’un SIG pour évaluer le risque de perturbation par les mouvements de masse et les inondations de 44 sites archéologiques côtiers dans la réserve du parc national de Auyuittuq. Les données concernant les matériaux de surface et l’angle des pentes sont combinées dans une analyse d’évaluation de la sensibilité du terrain aux mouvements de masse. Le résultat de cette analyse consiste en une estimation régionale d’ensemble du potentiel de mouvement de masse en fonction de la résistance du matériel sur les pentes. Le risque global de perturbation des sites archéologiques de la réserve a été évalué à partir de la combinaison des risques de mouvements de masse et d’inondation marine. Vingt-huit sites présentent un risque considérable de perturbation puisqu’ils occupent des sédiments glaciomarins à pente modérée à élevée, à moins de deux mètres au-dessus du niveau de la mer.