Changement de la structure spatiale des tourbières du complexe Lagrande depuis cinquante ans observés au moyen d'images satellitaires panchromatiques à très haute résolution et de photos aériennes.

Dissanska, Maria (2012). Changement de la structure spatiale des tourbières du complexe Lagrande depuis cinquante ans observés au moyen d'images satellitaires panchromatiques à très haute résolution et de photos aériennes. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 159 p.

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Résumé

Plusieurs tourbières minérotrophes structurées du secteur nord-est du bassin versant de la rivière La Grande (Québec, Canada) montrent des signes de perturbation hydrologique récente. La dégradation de lanières de végétation, l'expansion des mares, la mort des arbres et des arbustes le long de leur bordure, et les médaillons de végétation au milieu de certains lacs suggèrent une hausse récente de la nappe phréatique régionale. Le processus de dégradation du couvert végétal dans les tourbières et leur transformation en écosystèmes aquatiques causés par l'augmentation du niveau d'eau a été nommé « aqualyse ». Un des indices du phénomène d'aqualyse est le changement du rapport de l'étendue des compartiments terrestres et aquatiques des tourbières. Un changement de la structure des tourbières pourrait modifier leur régime d'écoulement et ainsi avoir un impact sur le cycle du carbone. Cependant, malgré la valeur écologique de tourbières, peu de données existent sur la couverture relative des mares et du couvert végétal et leur développement corrélatif au fil du temps. En raison de la longue période de temps pour l'initiation et le développement des mares, des observations directes sont rares et les informations disponibles proviennent de l'analyse stratigraphique et paléohydrologiques. Alors, une meilleure connaissance de la dynamique des tourbières contribuera à une prévision efficace des effets du changement climatique sur leur développement et le stockage d'eau et du carbone ainsi que sur leur apport d'eau dans les réservoirs hydroélectriques du bassin versant de la rivière La Grande. Dans ce contexte, l'objectif principal de cette thèse est de caractériser les changements de la structure spatiale des tourbières minérotrophes structurées du Complexe LaGrande depuis cinquante ans en précisant la répartition et l'étendue des compartiments terrestres et aquatiques à l'aide des images satellitaires panchromatiques à très haute résolution et des photos aériennes noir et blanc des années 1950. Pour l'identification des tourbières structurées et de leurs différentes unités morphologiques (mares, lanières), une approche originale de classification des images satellitaires panchromatiques en très haute résolution a dû être développée afin de surmonter les limitations liées au traitement des images à très haute résolution et la résolution spectrale limitée des images panchromatique ainsi que la nature complexe des tourbières structurées. La méthodologie développée est fondée sur une classification dite « basée objets » qui tient compte non seulement de la réflectance des objets mais aussi de l'information spatiale et contextuelle. Des bandes de texture ont été incorporées dans le processus de segmentation- classification comme des canaux supplémentaires Les cartes détaillées produites à la première étape de ce projet doctoral ont permis d'évaluer l'état écologique actuel (en 2003, en 2006) et récent (en 1957) ainsi que le changement de la structure des tourbières minérotrophes structurées entre les dates mentionnées pour deux sites d'études (La Grande-3 et Laforge-1). Afin de mieux comprendre le phénomène d'aqualyse, les quatre aspects principaux de la détection des changements d'occupation du sol ont été abordés, notamment: 1) la détection; 2) l'étendue; 3) l'identification de la nature; et 4) les particularités spatiales du changement. Une analyse bi-temporelle de la morphométrie des mares a également été réalisée dans le but de mieux comprendre le développement de mares et, par conséquent, les conditions hydrologiques associées. Pour une meilleure interprétation des résultats, les données météorologiques précédant l'acquisition de l'image ont été prises en considération. Les résultats montrent que la méthode semi-automatique de classification développée peut remplacer efficacement l'interprétation visuelle et la délimitation manuelle traditionnellement utilisées pour l'évaluation écologique des tourbières structurées sur des photos aériennes historiques ou des images satellitaires panchromatiques. Les tourbières sont détectées et délimitées avec une très haute précision. Leurs éléments structuraux sont également classifiés à un niveau satisfaisant. De plus, la procédure (i.e. l'ensemble de régies) développé s'est montrée robuste et efficace pour différents environnements du bassin versant (La Grande-3 et Laforge-1 ). Les résultats montrent une expansion de surface pour la plupart de tourbières étudiées au détriment de la forêt environnante .Cela indique que la paludification était un processus actif au cours des 50 dernières années. L'expansion simultanée observée pour 36 de 40 tourbières minérotrophes structurées suggère que le climat est le facteur principal pour la paludification. Cependant, le changement dans les compartiments aquatiques et semi-aquatique est plus complexe et asynchrone dans les différentes parties de tourbières ainsi qu'entre les tourbières à proximité. La dynamique de ces compartiments semble spécifique pour chaque tourbière et est contrôlée par des facteurs autogènes qui influencent la rétention d'eau et le ruissellement dans les tourbières. La taille des tourbières ainsi que les caractéristiques du bassin versant (la superficie, le type du couvert végétal) ou les perturbations (ex. feu) ont également une importance dans la réponse des tourbières structurées à court (événements pluvieux) et à long terme (changements climatiques). Ces résultats sont conformes à ceux d'autres études paléoécologiques et hydrologiques des tourbières structurées qui ont montré l'importance de leurs propres caractéristiques physiques sur leur réponse aux facteurs hydroclimatiques. En prenant en considération l'augmentation des précipitations pour les régions nordiques, telle que prévue par les modèles climatiques, on peut s'attendre à ce que le phénomène d'aqualyse des tourbières qui possèdent déjà de grands compartiments aquatiques se poursuivre tandis que pour les autres, les paramètres allogènes et environnementaux vont jouer un rôle déterminant.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Bernier, Monique
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Payette, Serge
Mots-clés libres:	tourbière minérotrophe; images satellitaires panchromatiques; photo aérienne; complexe Lagrande; Baie James
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	27 août 2013 14:34
Dernière modification:	03 juin 2019 17:56
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/1489

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