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Subventions à la recherche

Bénéficiaire de la subvention à la recherche 2008


Jean-Luc Pilote

Cartographie Multidates de la Végétation Alpine, Mont Jacques-Cartier : Rapport final

Introduction
Dans un contexte de réchauffement climatique global appréhendé à la suite de l’augmentation anthropique de la concentration des gaz à effet de serre, le réchauffement climatique récent aura un impact sur la structure des communautés végétales et sur sa composition, ce qui engendrera une redistribution des espèces (Beniston, 1994). L’environnement en milieu montagneux est très sensible aux changements climatiques (Grabherr, 1994; Körner, 1999) et aura comme conséquences un accroissement du stress sur ses communautés végétales. Ces changements peuvent inciter une faible biodiversité des communautés et réduire leur résistance aux perturbations (Beniston, 1994). La température de l’air au sol à l’est du Québec a augmenté de près de 0,5 K entre 1960 et 2003 (Yagouti et al., 2006). Le scénario actuel face à cette tendance laisse croire que l’augmentation de la température annuelle moyenne serait de l’ordre de 3,5 K à 4 K dans la région gaspésienne et par conséquent, une augmentation moyenne annuelle des précipitations de 5 à 10%, 10 à 20% pour la saison hivernale d’ici la fin du 21e siècle (IPCC, 2007).

Cette étude donne suite au travail effectué par Fortin et Pilote (2009) à l’été 2007, qui avait comme objectif de cartographier 4 zones prédéterminées. La connaissance est limitée sur le dynamisme des espèces face aux changements environnementaux, les effets potentiels des changements climatiques sont souvent projetés utilisant des modèles basés sur les corrélations entre la distribution actuelle et le climat (Guisan et al., 2000). Comme indiqué par Fortin et Pilote (2009), en présence d’un fort gradient vertical, les caractéristiques spatiales peuvent changer rapidement sur une courte distance horizontale. L’objectif de ce travail n’est pas de modéliser, mais d’évaluer les changements de la distribution du couvert végétal entre 1975 et 2004 sur l’ensemble du mont Jacques-Cartier, y compris le mont Dos de Baleine. Si des
changements sont observés, quels sont les facteurs principaux responsables à la modification du couvert végétal.

Site à l’étude
Afin d’arriver à faire une comparaison de la structure de la végétation d’un secteur en particulier, il était important d’utiliser un secteur d’étude déjà documenté (Boudreau, 1981). Le mont Jacques-Cartier représente bien le type d’environnement alpin et subalpin de la région avec son point culminant à 1268 m d’altitude. Il est le plus haut sommet du Québec méridional et fait partie des Monts McGerrigles qui sont localisés immédiatement à l’est des Chic-Chocs. Il n’existe pas une grande variation d’élévation lorsqu’on s’éloigne du sommet, puisque la montagne est constituée d’un plateau couvrant une bonne superficie d’environ 80 km² (figure 1).
Figure 1.

Figure 1. La péninsule gaspésienne est située au centre-est du Québec. Le mont Jacques-Cartier culmine à 1268 m et est situé au centre-nord de la Gaspésie.

Le mont Jacques-Cartier est composé de roche granitique au nord et nord-ouest du relief, puis de roches hybrides, soit de monzonite et de granodiorite qui datent tous du Dévonien (Slivitzky et al., 1991). Cette formation fait partie du plus gros complexe de roches intrusives et hybrides de la péninsule gaspésienne (Boudreau, 1981). Le massif au complet fait environ 100 km2. Au pied, à l’est du massif on retrouve une auréole d’altération métamorphique de 1,5 à 3 km de largeur (Boudreau, 1981). Quant à sa géologie de surface, on retrouve à grande majorité des champs de bloc, fractionné par cryoclastie avec des secteurs où la végétation a pu pousser avec un sol qui a su combler les matrices selon la capacité d’accumuler les sédiments transportés par le vent et par érosion superficielle.

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Méthodes
Deux séries de photographies aériennes ont été utilisées, soit 1975 et 2004 afin d’évaluer la modification de la distribution de la couverture végétale entre cette période sur la majeure partie du plateau. Ces séries ont été choisie en raison de leur échelle adéquate pour faire l’interprétation, c’est-à-dire à une échelle de 1 :15 000 ainsi pour leur qualité photographique (journée ensoleillée). Les photographies aériennes ont été rectifié (et par défaut géoréférencées) par la compagnie Groupe Alta à partir d’un DEM et de points de contrôles (tableau 1; figure 2) pris avec un GPS à haute précision, afin de prendre en considération le facteur d’altitude et ainsi de minimiser les marges d’erreurs (inférieur à 60 cm au sol).

Tableau 1. Liste des points de contrôles sur le mont Jacques-Cartier.
Coordonnées
Points Y (Northing) X (Easting) Z (Elevation, m) Description
1 5430237,7 284332,827 1275,446 Fondation d’un bâtiment. En haut à droite du bloc qui se trouve au sud-ouest de la fondation
2 5429231,56 284574,258 1035,078 Pointe au nord-est du lac. Lac au sud-est du mont J-C
3 5430234,93 284958,476 1186,556 Sud du buisson sur le versant est du mont J-C
4 5431280,93 285236,694 1241,523 Roche sur le mont Dos de Baleine
5 5431730,14 284601,762 1151,416 Intersection au sentier qui mène au Lac à René
6 5431653,63 284461,144 1129,19 Pointe nord du Lac à René


Figure 2. Localisation des points de contrôles sur le mont Jacques-Cartie pris à l’été 2008.

Les orthophotographies sont tous monochromes (numériser par Groupe Alta à 1600 ppi) et trois classes ont été définies (tableau 2) à partir des première interprétations (avant la cartographie). Provencher et Dubois (2007) suggèrent qu’il est préférable d’utiliser des photos aériennes en couleur lorsqu’un inventaire de la végétation est nécessaire. Étant donnée la couleur des photos disponibles, il n’était pas possible de distinguer plus de classes, et s’il eut été le cas, il aurait été nécessaire de faire un inventaire détaillé sur le terrain incluant un échantillonnage afin d’énumérer l’inventaire végétal sur le mont Jacques-Cartier. Ainsi, ce travail à déjà été fait par Boudreau (1981) pour le même site d’étude. De plus, d’autres séries de photos (1948; 1970; 1973; 1986; 1992; 1994) existent pour la région, mais la qualité ou le type d’image de ceux-ci ne correspondaient pas aux critères établis (infrarouge, neige au sol, couverture nuageuse, etc.). Le tableau 2 résume les communautés végétales les plus communes qui sont toutes situées dans la toundra alpine.

Tableau 2. Description des classes végétales
Classes Communautés végétales
Lichens/Herbages alpines Carex bieglowii, Polytrichium juniperinum, Vaccinium uliginosum
Arbustes Diapensia lapponica, Ledum groenlandicum, Empetrum nigrum, Phyllodoce caerulea
Roches Principalement recouvertes par les lichens et les mousses de différentes espèces

Une fois les classes déterminées et que la rectification à été faite à partir de points de contrôles précis sur le terrain (i.e. ± 10mm) sur chacune des séries, nous pouvions commencer la cartographie des classes (figure 3) à partir du logiciel MapInfo™ (version 9.2).

Résultats et discussion
Parmi les différentes possibilités de modifications du couvert végétal en milieu montagneux, la transgression de la limite des arbres était initialement proposée, mais aucune observation n’a été relevée. Les autres types de modifications sont; la densification, la colonisation de nouvelles espèces, la migration et l’augmentation de la taille des espèces (Tape et al., 2006). Nos résultats montrent clairement le phénomène de nouvelle colonisation et la densification (figures 3 et 4).

Figure 3. Comparaison de la cartographie des classes pour la série de 1975 et de 2004. L’encadré rouge est agrandi à la figure 4.

Figure 4. Exemple de la modification de la couverture végétale de l’encadré rouge à la figure 3.


Tableau 3. Résultats de la superficie des classes obtenus à partir de la cartographie.
Classes Area (km2) Area changes*
  1975 2004 (km2) Relative (%) Absolute (%)
Meadows 0,1786 0,1784 2,0x10-4 0,1112 5,9x10-3
Shrubs 0,3835 0,4025 0,01900 4,954 0,5648
Rocks 0,3401 0,3193 0,02080 1,552 0,6183
* : increase; : decrease.

Les résultats dérivés de la cartographie des différentes classes végétales basées sur la photo-interprétation sont énumérés au tableau 3. Trois tendances sont observées à partir des données : une quasi-stabilité de la classe herbacée, une augmentation relative de la superficie de la classe arbustive de presque 5 % (+0,13% par année) et une diminution de 1,5 % (-0,04 % par année) pour la classe rocheuse.

Tape et al. (2006) ont observé dans les environnements arctiques que l’augmentation de la température moyenne hivernale et l’épaisseur neigeuse contribuent favorablement à la colonisation végétale ainsi qu’à l’expansion. Cette situation peut être applicable au type d’environnement (tempéré) tel que le mont Jacques-Cartier, tout en considérant quelques paramètres différents (les cycles de gel-dégel plus fréquents, pluie sur neige, etc.).

Parmi les facteurs restrictifs potentiels, la prédominance du couvert rocheuse reflète sur le faible apport en nutriments du sol et que le sol est absent ou bien ou mal drainer, à l’exception de quelques dépressions. Un autre facteur restrictif est la présence d’un pergélisol près du sommet du mont Jacques-Cartier (Gray et Brown, 1979). Ces quelques exemples de facteurs restrictifs posent toutes un obstacle à la végétation d’élargir leur couverture ou bien de transgresser à des altitudes plus élevées.

Tel que mentionné plus haut, la présence d’une couverture neigeuse plus importante dans cette région pourrait représenter un facteur d’isolation favorable au taux de survie des plantes dans des environnements hostile. Le plateau est exposé au vent et la neige qui est redistribuée sur le versant dos au vent dominant (nord-ouest) peut accumuler une épaisse couche de neige.

Le climat dans la région de la Gaspésie n’est pas clair (Yagouti et al., 2006). La plupart des stations météorologiques sont situées sur la côte à basse altitude de la péninsule et ne sont pas représentatifs du milieu montagneux. La seule station qui semble être la plus représentative de la région centrale de la Gaspésie (située dans les terres à une élévation de 358 m), indique une légère augmentation des températures minimales et maximales hivernales (min : +1°C; max : +1,5°C) et printanières (min : +1°C; max : +0,5°C) pour la période entre 1960 et 2003 (Yagouti et al., 2006). Cette légère augmentation de la température peut être favorable à l’expansion de la végétation présumant des conditions édaphiques stables.

Conclusions
Le travail effectué basé sur deux séries de photographies aériennes (1975 et 2004) avait comme objectif d’estimer la modification de la couverture végétale sur le mont Jacques-Cartier possiblement en réponse aux effets du réchauffement climatique dans la région. Les résultats obtenus sont à prendre avec précaution et d’autres analyses sur la méthode de classification de la végétation et sur les tendances climatiques sont nécessaires. Par contre, ce projet d’été représente une première tentative à estimer la modification de la couverture végétale en milieu montagneux dans la région. La principale conclusion de ce projet est que de nouvelles colonisations et densifications des ilots de végétations ont eu lieu sur le plateau du mont Jacques-Cartier entre 1975 et 2004. Les conditions édaphiques et le relief sont moins susceptibles de changer prochainement comparativement aux paramètres climatiques.

 

Références
Alley, R., Berntsen, T., Bindoff, NL., Chen, Z., Chidthaisong, A., Friedlingstein, P., Gregory, J., Hegerl, G., Heimann, M., Hewitson, B., Hoskins, B., Joos, F., Jouzel, J., Kattsov, V., Lohmann, U., Manning, M., Matsuno, T., Molina, M., Nicholls, N., Overpeck, J., Qin, D., Raga, G., Ramaswamy, V., Ren, J., Rusticucci, M., Solomon, S., Somerville, R., Stocker, T.F., Stott, P., Stouffer, R.J., Whetton, P., Wood, R.A. et Wratt, D. (2007) Climate change 2007: the physical science basis, summary for policymakers. IPCC.

Beniston, M. (ed.) (1994) Mountain Environments in Changing Climates. Routledge Publishing Co., London and New York, 492 p.

Boudreau, F. (1981) Écologie des étages alpin et subalpine du Mont Jacques-Cartier, Parc de la Gaspésie. Thèse de maîtrise, Université Laval, Québec, Canada.

Fortin, G. et Pilote, J.-L. (2009) Multidate mapping approach to determine alpine and subalpine vegetation modifications on Mount Jacques-Cartier, Quebec, Eastern Canada (1972-2007). Proceedings of the 6th International Cartographic Association Mountain Cartography Workshop on Mountain Mapping and Visualisation, 11-15 February 2008, Lenk, Switzerland, pp. 51-57.

Grabherr, G. (1994) Climate effects on mountain plants. Nature, Vol. 369, 6480.

Gray, J.T. et Brown, R.J.E. (1979) Permafrost presence and distribution in the Chic-Chocs Mountains, Gaspésie, Québec. Géographie physique et Quaternaire, Vol. 33, pp. 299-316.

Guisan, A. & Theurillat, J.-P. (2000). Equilibrium modeling of alpine plant distribution: how far can we go? Phytocoenologia, 30, pp. 353–384.

Körner, C. (1999) Alpine Plant Life: Functional Plant Ecology of High Mountain Ecosystems, Springer-Verlag, Berlin, pp. 171–196.

Provencher, L. et Dubois, J.-M.M. (2007) Précis de télédétection : Méthodes de photointerprétation et d’interprétation d’image. Vol. 4, Presses de l’Université du Québec, Québec, 468 p.

Slivitzky, A., St-Julien, P., et Lachambre, G. (1991) Synthèse géologique du Cambro-Ordovicien du nord de la Gaspésie. Ministère de l’Énergie et des Ressources du Québec, MM-85-04.

Tape, K., Sturn, M. et Racine, C. (2006) The evidence for shrub expansion in Northern Alaska and Pan-Artic. Global Change Biology, Vol. 12, pp. 686-702.

Yagouti, A., Boulet, G. et Vescovi, L. (2006) Homogénéisation des séries de températures et analyse de la variabilité spatio-temporelle de ces séries au Québec méridional. Rapport pour le Consortium Ouranos, 154 p.

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« Dans mon enfance, j’entendais souvent parler de l’aciérie de Sydney, des mares de goudron et de la controverse entourant leur décontamination. Plus je lisais et j’apprenais de choses, plus ma curiosité grandissait. Cela me semblait un sujet d’étude tout indiqué. »

— Hannah MacDonald,
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