Cryostratigraphical studies of ground ice formation and distribution in a High Arctic polar desert landscape, Resolute Bay, Nunavut¹.

Ground ice distribution and abundance have wide-ranging effects on periglacial environments and possible impacts on climate change scenarios. In contrast, very few studies measure ground ice in the High Arctic, especially in polar deserts and where coarse surficial material complicates coring operations. Ground ice volumes and cryostructures were determined for eight sites in a polar desert, near Resolute Bay, Nunavut, chosen for their hydrogeomorphic classification. Dry, unvegetated polar desert sites exhibited ice content close to soil porosity, with a <45 cm thick ice-enriched transition zone. In wetland sites, suspended cryostructures and ice dominated cryofacies (ice content at least 2× soil porosity values) were prevalent in the upper ∼2 m of permafrost. Average ground ice saturation at those locations exceeded porosity values by a factor between 1.8 and 20.1 and by up to two orders of magnitude at the ∼10 cm vertical scale. Sites with the highest ice contents were historically submerged wetlands with a history of sediment supply, sustained water availability, and syngenetic and quasi-syngenetic permafrost aggradation. Ice enrichment in those environments were mainly caused by the strong upward freezing potential beneath the thaw front, which, combined with abundant water supply, caused ice aggradation and frost heaving to form lithalsa plateaus. Most of the sites already expressed cryostratigraphic evidence of permafrost degradation. Permafrost degradation carries important ecological ramifications, as wetland locations are the most productive, life-supporting oases in the otherwise relatively barren landscape, carrying essential functions linked with hydrological processes and nutrient and contaminant cycling. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

La répartition spatiale et l'abondance de la glace de sol ont d'importants effets sur les milieux périglaciaires et de possibles impacts sur les scénarios de changements climatiques. Très peu d'études mesurent cependant la glace de sol dans le Haut Arctique, en particulier dans les déserts polaires et là où des matériaux meubles grossiers rendent le carottage difficile. Les volumes et les cryostructures de la glace de sol ont été déterminés dans huit sites dans un désert polaire à proximité de Resolute Bay (Nunavut), sélectionnés selon leur classification hydrogéomorphologique. Les sites de désert polaire secs et exempts de végétation présentaient des teneurs en glace semblables aux valeurs de porosité du sol, ainsi qu'une zone de transition riche en glace de < 45 cm d'épaisseur. Dans les sites en milieu humide, des cryostructures suspendues et des cryofaciès dominés par la glace (de teneur en glace au moins deux fois plus grande que la porosité) prédominaient dans les deux premiers mètres du pergélisol. La saturation en glace moyenne du sol dans ces sites était de 1,8 à 20,1 fois plus grande que leur porosité, atteignant un facteur de plus de 2 ordres de grandeurs à une échelle verticale de ∼10 cm. Les teneurs en glace les plus importantes ont été observées dans des sites qui étaient historiquement des milieux humides submergés caractérisés par un apport de sédiments, une disponibilité soutenue d'eau et un accroissement syngénétique et quasi-syngénétique du pergélisol. L'enrichissement qui se produisit surtout par aggradation de glace sous le front de dégel et par un engel vers le haut, causant du soulèvement gélival et formant des plateaus lithalsiques. La plupart des sites démontraient des indices cryostratigraphiques de dégradation de pergélisol. Dans le cas des milieux humides, cette dégradation est conséquentielle, car ces lieux sont des oasis opérant les fonctions essentielles d'écologie, d'hydrologie et des cycles des nutriments et contaminants. [Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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