Bourses d’excellence au doctorat

Océanographie / Biogéochimie marine / Cycle du carbone

Contexte du projet : Les écosystèmes côtiers végétalisés appelés écosystèmes carbone bleu, tels que les marais salés et les herbiers côtiers, jouent un rôle reconnu dans la séquestration du carbone par l’accumulation et l’enfouissement de matière organique. Cependant, leur contribution au cycle du carbone pourrait largement dépasser ce stockage sédimentaire. La reminéralisation de la matière organique et les réactions diagénétiques dans les sédiments peuvent produire de l’alcalinité totale (TA), qui est ensuite transférée vers les eaux côtières. En modifiant le système des carbonates, cette alcalinité peut accroître la capacité globale de l’océan côtier à stocker du carbone inorganique et, sous certaines conditions, favoriser l’absorption du CO₂ atmosphérique. Cette pompe benthique d’alcalinité (blue-carbon benthic alkalinity pump) est une composante encore peu quantifiée du carbone bleu, particulièrement dans les environnements subarctiques vulnérables aux changements climatiques et à forte variabilité saisonnière.

Description du projet : Ce projet vise à déterminer le rôle de l’alcalinité, totale et non-carbonatée, liés aux écosystèmes carbone bleu dans le cycle du carbone des écosystèmes côtiers subarctiques, depuis sa production dans les sédiments jusqu’à son export vers l’océan. Il permettra également d’établir des liens entre les processus naturels de génération d’alcalinité et les approches émergentes d’augmentation artificielle de l’alcalinité océanique (Ocean Alkalinity Enhancement, OAE). L’objectif général est de comprendre et quantifier la pompe benthique d’alcalinité dans les écosystèmes côtiers subarctiques et d’évaluer sa contribution à la capacité de séquestration du carbone de l’océan.

Plus spécifiquement, le projet s’articule autour des trois objectifs structurants suivants:

• Caractériser l’alcalinité totale comme variable diagnostique centrale du système des carbonates marin, en documentant sa variabilité spatiale et saisonnière et ses relations avec le DIC, le pH, le pCO₂ et les états de saturation des carbonates dans les environnements côtiers subarctiques;
• Identifier et quantifier les processus benthiques responsables de la production et de la consommation d’alcalinité, afin de déterminer les mécanismes qui contrôlent son accumulation et sa permanence et d’utiliser ces systèmes naturels comme analogues permettant de mieux comprendre et contraindre les approches d’Artificial Ocean Alkalinization (AOA) et d’Ocean Alkalinity Enhancement (OAE);
• Quantifier la production et l’export d’alcalinité par les écosystèmes de carbone bleu, notamment les marais salés et les herbiers côtiers, afin d’évaluer dans quelle mesure cette alcalinité peut être transférée vers les eaux côtières du Saint-Laurent et contribuer à une séquestration durable du carbone.

Approches et méthodologie : Le projet comprendra : 1) des travaux de terrain saisonniers dans différents environnements côtiers subarctiques, incluant les marais salés, les herbiers et battures intertidales; 2) la caractérisation du système carbonate (TA, DIC, pH, pCO₂, Ω) et des principaux processus diagénétiques contrôlant la production d’alcalinité (O₂, Fe, Mn, S, N, Ca); 3) des profils d’eaux interstitielles et des incubations sédimentaires permettant de mesurer les flux benthiques de TA et de DIC; et 4) l’établissement de bilans biogéochimiques visant à relier la production benthique d’alcalinité à son export côtier en utilisant des traceurs radioisotopiques (radon et radium) et à son potentiel de séquestration du CO₂.

Profil recherché :

• Maîtrise en océanographie, biogéochimie, chimie environnementale, géochimie ou domaine connexe;
• Intérêt marqué pour le travail de terrain et la biogéochimie marine;
• Compétences en analyse et traitement de données;
• Autonomie, rigueur scientifique, curiosité et intérêt pour les enjeux liés aux changements climatiques.

La personne candidate sera accueillie à l’ISMER sous la supervision de Gwénaëlle Chaillou et la co-supervision de Fanny Noisette (ISMER-UQAR) et Pierre Anschutz (EPOC, U. Bordeaux, France). Elle bénéficiera aussi des collaborations établies dans le cadre du programme Apogée TAC avec Natalya Evans (OFI, U. Dalhousie, NE), Chris Algar (OFI, U. Dalhousie, NE) et Philippe Archambault (Biologie, U . Laval, Qc).

Pour tout renseignement, contacter gwenaelle_chaillou@uqar.ca en amont du processus de sélection par l’ISMER.

La candidature finale devra inclure un CV complet (incluant les communications scientifiques, les bourses, les prix, les missions en mer, etc.), une lettre de motivation expliquant le parcours de la candidate ou du candidat et en quoi ce cheminement est en adéquation avec le projet proposé et le doctorat en océanographie de l’ISMER, tous les relevés de notes universitaires, une lettre de soutien de la professeure ou du professeur responsable du projet ainsi que trois (3) lettres de recommandation (dont une provenant obligatoirement d’une directrice ou d’un directeur des travaux de recherche de l’étudiante ou l’étudiant) en format électronique.

Les océans jouent un rôle clé dans la régulation du climat, ayant absorbé environ 25 % des émissions anthro-piques de CO2 depuis l’ère préindustrielle (Friedlingstein et al., 2020), dont 30 % de cette quantité par l’Atlantique Nord (Gruber et al., 2023). Cependant, les estimations basées sur des modèles, des données de surface, ou des données de l’océan intérieur ne s’accordent pas (Hauck et al., 2023), ce qui laisse croire que certains éléments du stockage du carbone marin sont toujours mal compris. Récemment, des études ont suggéré que les évènements extrêmes, définis comme de conditions inhabituelles et de courte durée, modifiaient la capacité des océans à absorber et séquestrer du carbone. Par exemple, les vagues de chaleur marines (Li et al., 2024 ; Edwing et al., 2024 ; Mignot et al., 2022) et les tempêtes (Carranza et al., 2024 ; Nicholson et al., 2022 ; Toolsee et al., 2024 ; Turner et al., 2025) diminuent les flux de gaz entre la mer et l’atmosphère, avec des répercussions sur le stockage de carbone à long terme (Gregor et al., 2024 ; Prend et al., 2025). Or, les vagues de chaleur marines en particulier sont de plus en plus fréquentes (Frölicher et al., 2018 ; Gruber et al., 2021). Comprendre l’effet de ces évènements sur le cycle du carbone apparaît donc comme essentiel pour réduire l’importante incertitude qui demeure sur la quantité de carbone absorbée par les océans et ainsi améliorer les prévisions climatiques.

La présence de vagues de chaleur marines dans l’Atlantique Nord-Ouest et ses mers connectées, dont l’estuaire et le Golfe du Saint-Laurent, n’a pas été caractérisée. L’estuaire et le Golfe du Saint-Laurent représente pourtant un laboratoire de proximité particulièrement intéressant pour étudier ces changements, puisqu’il permet un déploiement rapide sur le terrain lors de tels évènements.

L’objectif du projet proposé est d’évaluer l’impact des vagues de chaleur marines sur le stockage et la séquestration carbone dans l’Atlantique Nord. Plus spécifiquement, le rôle des divers processus physiques (e.g. hausse de la stratification, réduction de la solubilité) et biogéochimiques (e.g. respiration, production) seront quantifiés. Ces analyses seront réalisées sur des observations provenant de grandes bases de données publiques (flotteurs biogéochimiques Argo, Global Ocean Data Analysis Project, Surface Ocean CO2 Atlas, données satellite) et de campagnes dédiées réalisées dans l’estuaire ou le Golfe du Saint-Laurent à l’été 2027 ou 2028. Plus spécifiquement, l’étudiant.e sera amené.e à (I) caractériser la présence, la fréquence et l’intensité des vagues de chaleur marine dans l’Atlantique Nord et ses mers adjacentes ; (II) quantifier l’effet de ces vagues de chaleur sur les flux air-mer de CO2 puis identifier les processus dominants ; (III) quantifier l’effet de ces vagues de chaleur sur le stockage de carbone à long terme en faisant le lien entre surface et océan intérieur, puis identifier les processus dominants.

Le projet sera réalisé en collaboration avec des partenaires nationaux et/ou internationaux.
Pour toute question : mathilde_jutras@uqar.ca