From forest to lake: effect of hydroelectric reservoir impoundment on the net ecosystem exchange of carbon dioxide

• Main Author: Lemieux, Marie-Ève
• Other Authors: Ian Brett Strachan (Supervisor)
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: McGill University 2011
• Subjects: Health And Environmental Sciences - Environmental Sciences; Baie James; Canada; Eastmain; Vierge; James Bay
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=96980

The purpose of this research was to determine the magnitude and direction of carbon exchange resulting from a boreal forest being flooded for hydroelectric purposes and to determine the net reservoir effect. In this study, carbon dioxide fluxes were measured from March 29th 2007 to November 30th 2008 in a mature black spruce forest and a flooded forest in Eastmain-1, James Bay, Quebec, Canada using eddy covariance towers. The unburned mature boreal forest was selected to act as a pre-flooded analogue site to the newly impounded hydroelectric reservoir. Flux tower measurement of the net ecosystem exchange (NEE) showed that the forest was a carbon sink during the growing seasons (DOY 102-304 in 2007 and 104 to 305 in 2008) with a similar cumulative NEE for both years, varying from -115.6 g C m-2d-1 in 2007 to -122.5 g C m-2d-1 in 2008. When compared to the pre-flooded site, flux measurement over the reservoir revealed that this flooded environment was a constant emitter of CO2 throughout the study period. Two seasonal peaks of emissions were identified during the year defined as December 2007 to November 2008. The first occurred during the ice break up in the last week of May 2008 (DOY 143-152) with 1.78 ± 0.09 g C m-2d-1 and the second corresponded to the reservoir turnover at the end of August and September 2008 (DOY 229-274) with 1.27 ± 0.03 g C m-2d-1. Overall, the net reservoir effect was estimated to be 1.75± 0.07 g C m-2d-1 for the ice free period and of 289.2 ± 144.6 g C m-2yr-1for the entire annual period. Le but premier de cette recherche était de déterminer l'ampleur et la direction des émissions de carbone provenant d'une foret boréale nouvellement inondée dans le but de la création d'un réservoir hydroélectrique. Ensuite, le bilan annuel net des émissions de ce nouveau réservoir a voulu être quantifié en utilisant des tours de carbone. Dans cette étude, les flux de carbone utilises proviennent de la période du 29 mars 2007 au 30 novembre 2008 au-dessus de deux sites distincts situes a Eastmain-1 dans la région de la Baie-James (Québec), soit une foret boréale vierge ainsi qu'une foret boréale nouvellement inondée. Ainsi, la foret vierge servait de site témoin. Les mesures de l'échange éco systémique net (EEN) obtenues a l'aide des tours de carbones ont démontrées que la foret boréale à la Baie-James était un puits de carbone lors de la période de croissance (jour 102-304 en 2007 et 104-305 en 2008) avec -115.6 g C m-2d-1 en 2007 et -122.5 g C m-2d-1 et 2008. Lorsque les flux de carbone du site témoin sont comparés à ceux de la foret nouvellement ennoyée, on s'aperçoit que le jeune réservoir était une source constante de carbone durant la période d'étude. De plus, deux pointes d'émissions ont été identifiées lors de la période d'étude de décembre 2007 à novembre 2008. La première pointe correspond à la rupture printanière de la glace sur le réservoir lors de la dernière semaine du mois de mai (jour 143-152) avec une émission moyenne de 1.78 ± 0.09 g C m-2d-1. Ensuite, la seconde pointe d'émission identifiée concorde avec le brassage automnal du réservoir, soit de la fin du mois d'aout à septembre (jour 229-274) avec une émission moyenne de 1.27 ± 0.03 g C m-2d-1. En somme, l'effet net du réservoir fut estimé à 1.75 ± 0.07 g C m-2d-1 pour la période exempte de glace sur le réservoir (juin à aout) et de 289.2 ± 144.6 g C m-2yr-1pour la totalité de l'année.