Coupled cryo-hydrogeological modelling of permafrost dynamics near Umiujaq (Nunavik, Canada)

• Main Authors: Dagenais, Sophie, Molson, John, Lemieux, Jean-Michel, Fortier, Richard, Therrien, René
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: Springer 2020
• Subjects: geo; envir; Nunavik; Canada; Umiujaq; Ice; permafrost
• Online Access: https://hdl.handle.net/20.500.11794/38750

Um modelo numérico crio-hidrogeológico bidimensional (2D) crio-hidrogeológico, juntamente com transporte de calor condutor-advetivo com mudança de fase, foi desenvolvido para estudar a dinâmica do pergelissolo em torno de um monte de pergelissolo rico em gelo no vale Tasiapik perto de Umiujaq, Nunavik (Quebec), Canadá. O pergelissolo está se degradando neste vale devido ao aquecimento climático observado em Nunavik nas últimas duas décadas. As temperaturas do solo medidas ao longo dos cabos do termistor no monte de pergelissolo mostram que o degelo do pergelissolo está ocorrendo no topo e na base de pergelissolo e que os fluxos de calor na base do pergelissolo são até dez vezes mais altos que o fluxo de calor geotérmico esperado. Com base em uma seção transversal vertical extraída de um modelo geológico 3D do vale, o modelo numérico foi primeiro calibrado usando temperaturas e fluxos de calor observados. Comparando simulações com e sem fluxo de águas subterrâneas, é mostrado que o transporte de calor devido ao fluxo de água subterrânea no aquífero subpergelissolo desempenha um papel crítico na dinâmica do pergelissolo e pode explicar o alto fluxo de calor aparente na base do pergelissolo. O transporte de calor advectivo leva à temperaturas mais baixas do subsolo na área de recarga, enquanto as águas subterrâneas resfriadas que chegam à zona de descarga de nível inferior mantêm temperaturas mais baixas do que aquelas resultantes apenas da condução térmica. Simulações preditivas incorporando um cenário regional de mudança climática sugerem que a espessura da camada ativa aumentará nas próximas décadas em cerca de 12 cm/ano, enquanto a profundidade da base do pergelissolo diminuirá em cerca de 80 cm/ano. Prevê-se que o pergelissolo no vale descongele completamente por volta de 2040. A two-dimensional (2D) cryo-hydrogeological numerical model of groundwater flow, coupled with advective-conductive heat transport with phase change, has been developed to study permafrost dynamics around an ice-rich permafrost mound ...