Holocene, contemporary and future fire regimes in the Northwest Territories, Canada
Régimes des feux holocène, contemporain et futur aux Territoires du Nord-Ouest, Canada
Résumé
Climate change impacts the boreal ecosystem through modifications of vegetation structure, composition, distribution and productivity. These changes alter the internal functioning of forests by disrupting the dynamics of natural disturbances such as fire, notably their frequency and size. Extreme weather events in recent decades have resulted in very large areas burned during some years, altering forest landscapes at northern latitudes in Canada. Large fires accounting for the majority of burned areas release massive amounts of carbon into the atmosphere and have major health consequences for people in exposed communities. They also limit the ability of Indigenous people to maintain their traditional activities by reducing ecosystem services they traditionally access. Climate projections suggest that large fires may be increasingly frequent in the coming decades, which in turn could affect forests, climate, and human societies. However, models remain uncertain and questions persist, particularly about the frequency and magnitude of extreme weather events that facilitate the onset of large forest fires.This thesis contributes to improving our understanding of the environmental drivers that have determined the dynamic of recent and past fire regimes in the boreal forest of northwestern Canada, in order to predict the interactions between climate, vegetation and future wildfires. This information will help managers and local communities anticipate future fire risk in response to climate change, in order to adapt practices and land use accordingly to limit the potentially negative effects of large forest fires. Chapter II of this thesis aimed to reconstruct the fire regime since 1965 on the territory of the Tłı̨chǫ; First Nation in the Northwest Territories (NWT), in Canada. This territory experienced one of the largest forest fires across Canada in 2014. We determine the main climatic and ecological conditions having contributed to extreme wildfire seasons (EWY) during the past few decades on the Tłı̨chǫ; territory, and we verify that the year 2014 was one of those EWY. We fixed climatic risk thresholds conducive to EWY occurrence, based on temperatures and soil organic horizon dryness indices measured during the fire season. The objective of the chapter III was to reconstruct the fire regime and vegetation dynamics on the Tłı̨chǫ; territory during the Holocene (11,700 years) and to analyze our reconstructions with regards to past climatic conditions at regional scale, in order to determine the main drivers of fire occurrence and size over time. Historical reconstructions showed that warm and dry conditions, as well as fuel availability and forest composition, were the main drivers leading to large and severe wildfires in the short and long term. In chapter IV, we simulated the risk of future EWY based on projections from different climate models coupled with two radiative forcing scenarios (RCP4.5 and RCP8.5). We used the LPJ-LMfire model to simulate the dynamics of tree biomass and burn rate over the 21st century in the NWT and the Tłı̨chǫ; territory. Model simulations showed that future burn rates will be primarily modulated by increasing temperatures and changing vegetation dynamics, particularly black spruce.
Le changement climatique affecte les écosystèmes forestiers boréaux par des modifications de la structure, de la composition, de la répartition et de la productivité de la végétation. Ces changements altèrent le fonctionnement interne des forêts en modifiant la dynamique des perturbations naturelles comme les feux, notamment leur fréquence et leur taille. Les événements météorologiques extrêmes des dernières décennies ont donné lieu à de très grandes superficies brûlées lors de certaines années, altérant les paysages forestiers, notamment ceux des latitudes nordiques du Canada. Les grands feux à l’origine de la majorité des superficies brûlées libèrent d’importantes quantités de carbone vers l’atmosphère et ils ont des conséquences sanitaires majeures pour les populations des communautés exposées. Ils limitent également la capacité des peuples autochtones à maintenir leurs activités traditionnelles en réduisant les services écosystémiques auxquels ils accèdent traditionnellement. Les projections climatiques suggèrent une multiplication des grands feux au cours des prochaines décennies, ce qui pourrait affecter davantage la forêt, le climat et les sociétés humaines. Cependant, les modèles restent incertains et des interrogations persistent, notamment sur la fréquence et l’ampleur des événements météorologiques extrêmes qui facilitent le déclenchement des grands feux de forêt. Cette thèse contribue à l’amélioration de notre compréhension des facteurs environnementaux qui ont déterminé la dynamique du régime des feux récent et passé dans la forêt boréale du nord-ouest canadien, dans le but de modéliser les interactions entre le climat, la végétation et les feux de forêt futurs. Ces informations aideront les gestionnaires et les communautés locales à anticiper le risque de feu futur en réponse au changement climatique, afin d’adapter les pratiques et les usages du territoire en conséquence pour limiter les effets potentiellement négatifs des grands feux de forêt. Le chapitre II de cette thèse a visé à reconstituer le régime des feux depuis 1965 sur le territoire du Peuple Tłı̨chǫ;, situé aux Territoires du Nord-Ouest (TNO) au Canada. Ce territoire a subi l’un des principaux grands feux de forêts enregistrés à l’échelle du Canada en 2014. Nous déterminons quelles conditions climatiques et écologiques majeures ont contribué au développement des saisons de feu extrêmes (EWY) durant les dernières décennies sur le territoire Tłı̨chǫ;, et nous vérifions que l’année 2014 faisait bien partie de ces EWY. Nous avons mis en évidence des seuils climatiques propices à l’occurrence des EWY, en fonction des températures et des indices de sécheresse de l’horizon organique du sol mesurés au cours de la saison de feu. L’objectif du chapitre III a été de reconstituer le régime des feux et la végétation du territoire Tłı̨chǫ; au cours de l’Holocène (11 700 ans) et de mettre en perspective nos résultats avec des reconstitutions du climat passé à l’échelle régionale afin de déterminer les principaux facteurs qui ont contrôlé l’occurrence et la taille des feux au cours du temps. Les reconstitutions paléoécologiques ont montré que les conditions chaudes et sèches, ainsi que la disponibilité en combustible et la composition des forêts, ont été les principaux facteurs ayant mené à de grands feux sévères à court et à long terme. Dans le chapitre IV, nous avons modélisé le risque de EWY futurs en fonction des projections de différents modèles climatiques couplés à deux scénarios de forçage radiatif (RCP4.5 et RCP8.5). Nous avons utilisé le modèle LPJ-LMfire afin de simuler la dynamique de la biomasse arborescente et du taux de brûlage au cours du XXIe siècle aux TNO et sur le territoire Tłı̨chǫ;. Les simulations issues du modèle LPJ-LMfire ont montré que les taux de brûlage futurs seront principalement modulés par l’augmentation des températures et l’évolution de la dynamique de la végétation, notamment de l’épinette noire.
Origine : Version validée par le jury (STAR)