Les conditions climatiques

Pour évaluer l’influence des conditions climatiques sur les séries de Pb, les Données Climatiques Canadiennes Ajustées et Homogénéisées (DCCAH) de la station de Fort McMurray sont comparées aux concentrations et aux rapports isotopiques de Pb des cernes de croissance du site 3 (Annexe C). Le site 2 ne fait pas partie de cette évaluation car les concentrations en Pb des cernes de croissance sont trop faibles pour permettre d’analyser les isotopes de cet élément. Les données climatiques mensuelles sont alors moyennées aux 4 et 2 ans pour les périodes 1878 à 1949 et 1950 à 2009, respectivement, pour obtenir la même résolution que les données de Pb. Ces moyennes sont générées mensuellement sur une période allant du mois de juillet de l’année précédente au mois de septembre de l’année en cours. À partir de ces moyennes mensuelles, le coefficient de corrélation des rangs de Spearman (ρ) est appliqué pour évaluer les relations entre les paramètres climatiques (température minimum (Tmin), maximum (Tmax), moyenne (Tmoy), précipitation totale (Ptotal)) et les concentrations et isotopes de Pb dans les cernes de croissance. Les corrélations entre les paramètres climatiques et les indicateurs dendrogéochimiques sont testées sur

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différentes fenêtres de temps : mensuelles, tous les 2, 3, 4 mois consécutifs et ce jusqu’à 15 mois. Cette approche permet de faire ressortir certaines périodes en identifiant celles pour lesquelles les corrélations sont significatives. Par exemple, pour la période hivernale, il y a une corrélation positive entre les concentrations de Pb et les précipitations totales (Tableau 10). En outre, cette approche est également appliquée entre la croissance des arbres, estimée par l’accroissement de la surface terrière indicé moyen des quatre arbres utilisés (BAI1), les concentrations et les isotopes du Pb, et les paramètres climatiques, pour tenter d’identifier des relations statistiques et aider à la compréhension des mécanismes impliqués dans l’évolution dendrogéochimique.

Les corrélations statistiques obtenues (Tableau 10) appuient l’hypothèse de l’influence des conditions climatiques sur la croissance. Dans la région d’étude, les précipitations hivernales peuvent influencer la croissance au début du printemps en agissant sur le système racinaire (ρ = 0,66 ; P < 0,01 d’octobre à février). Le couvert neigeux a la capacité d’isoler le sol de l’air glacial, c’est pourquoi il joue un rôle majeur dans la régulation de la température du sol en hiver (Edwards et Cresser, 1992, Groffman et al., 2001). En effet, des précipitations de neige importantes protègent le sol du froid, par conséquent les racines, permettant un accroissement de l’arbre normal au printemps. En revanche, des précipitations hivernales faibles ne protégeant pas suffisamment les racines du froid, peuvent limiter la croissance au printemps. Les températures minimums ont également la capacité d’influencer la croissance en déclenchant l’activité photosynthétique au printemps (Jarvis et Linder, 2000). Une étude menée dans le centre de l’Alberta montre que les épinettes blanches sont capables d’avoir une activité photosynthétique sous des températures minimums journalières de - 10°C au début du mois d’avril (Man et Lieffers, 1997).

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Par conséquent, il est possible que les températures minimums influencent la croissance des arbres du site étudié (ρ = 0,59 ; P < 0,01 d’avril à septembre). L’augmentation générale des températures peut également déclencher la photosynthèse de plus en plus tôt dans l’année, ce qui est en accord avec le début de croissance de plus en plus précoce observé dans la sous-section précédente.

Tableau 10 Corrélations statistiques significatives entre les caractéristiques du Pb, le BAI et les paramètres climatiques

Paramètre climatique [Pb] 206Pb/207Pb BAI

Ptotal (n = 36) 0,53 (novembre_P à février) -0,42 (mai à août) 0,66 (octobre_P à février) Tmin (n = 40) 0,18* (avril à septembre) -0,67 (avril à septembre) 0,59 (avril à septembre) BAI (n = 48) 0,43 -0,64 -

* non significatif à 0,05. Toutes les autres corrélations sont significatives à 0,01 (périodes correspondantes)

_P réfère aux mois de l’année précédente avec une résolution de 4 et 2 ans

En influençant la croissance, les conditions climatiques modifient également l’assimilation du Pb puisque celui-ci est un élément non essentiel pour l’arbre et qu’il est assimilé passivement lors de l’ascension de la sève. Par conséquent, la croissance de l’arbre, qui reflète son activité métabolique, joue un rôle déterminant pour les concentrations de Pb dans les cernes (ρ = 0,43 ; P < 0,01). Plus la croissance de l’arbre sera forte, plus les concentrations de Pb peuvent augmenter. Ainsi, en modifiant l’état des racines, les précipitations hivernales peuvent aussi influencer l’assimilation du Pb (ρ = 0,53 ; P < 0,01 de novembre à février) au printemps expliquant ainsi les variations de concentration du Pb dans les cernes (Figure 20A). En complément, les isotopes du Pb renseignent sur les sources du Pb accumulé dans les cernes. Les proportions des types de Pb provenant de ces sources semblent varier en fonction de la température minimum (ρ = -0,67 ; P < 0,01 d’avril à septembre) et des précipitations totales (ρ = -

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0,42 ; P < 0,01 de mai à août ; Figure 20B). Il est probable qu’au cours des années, l’activité microbienne varie en fonction des conditions climatiques, favorisant le développement de la matière organique ainsi que la minéralisation du Pb dans les horizons organiques. Ceci entraine une plus grande disponibilité du Pb de type organique pour l’arbre. Par conséquent, les variations isotopiques du Pb dans les cernes suggèrent que le Pb initialement assimilé était un mélange dominé par un type d’origine minérale et que la proportion de Pb de type organique a progressivement augmenté. Ces relations et mécanismes sont discutés plus en détail dans le Chapitre 4, Article I.

Figure 20 Comparaison des concentrations de Pb dans les cernes de croissance avec les précipitations totales (A) ainsi que le rapport

206

Pb/207Pb avec les précipitations totales et la température minimum (B) de 1922 à 2009

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