Évolution des conditions océaniques de surface durant la fin de l'holocène à l'aide de proxies biogéniques et sédimentaires dans le nord-ouest de la baie de Baffin

Koerner, Kelsey (2026). Évolution des conditions océaniques de surface durant la fin de l'holocène à l'aide de proxies biogéniques et sédimentaires dans le nord-ouest de la baie de Baffin. Thèse. [Rimouski], Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 169 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : La baie de Baffin septentrionale se situe à l’embouchure des détroits de Nares, de Jones et de Lancaster via lesquels l’eau douce (solide et liquide) en provenance de l’océan Arctique est exportée. Le nord de la baie de Baffin est caractérisé par la polynie des eaux du Nord, une zone d'eau libre très productive. Les eaux libres de la polynie des eaux du Nord sont en partie dues à la formation de ponts de glace dans le détroit de Nares, qui limitent l’export de la glace vers la baie de Baffin. Depuis du XXIe siècle, la formation de ces ponts de glace est devenue plus irrégulière, voire parfois inexistante, créant ainsi un passage ouvert entre l'océan Arctique et la baie de Baffin. L'objectif de cette thèse est de comprendre comment l'affaiblissement des ponts de glace du détroit de Nares et le flux subséquent d'eau douce (solide et liquide) vers le nord de la baie de Baffin influencent les conditions de surface de la mer dans cette région, comparativement aux changements survenus au cours des 400 à 1200 dernières années. Le premier chapitre analyse les assemblages de kystes de dinoflagellés (dinokystes) présents dans des échantillons de sédiments de surface de la baie de Baffin et de la polynie des eaux du Nord afin de déterminer s'ils reflètent des conditions hydrologiques distinctes. Nous avons ensuite analysé les assemblages de dinokystes et la géochimie (carbone organique total, azote total et les signatures δ¹⁵N, δ¹³C de la matière organique) sur deux carottes sédimentaires couvrant les quelques 400 dernières années. Nos résultats révèlent des compositions d'assemblages de dinokystes différentes entre les zones plus froides et plus riches en glace de mer de l'ouest de la baie de Baffin et les eaux relativement plus chaudes et plus salées de l'est. Les deux carottes sédimentaires montrent une évolution de la composition des assemblages vers une plus grande présence de taxons mixotrophes et une augmentation des flux de dinokystes au début du XXe siècle, indiquant une réponse à l'amplification arctique plus précoce que celle documenté jusqu'à présent. Le deuxième chapitre analyse les assemblages de diatomées présents dans des sédiments de surface de la polynie des eaux du Nord et dans deux carottes de sédiment. Les diatomées présentent une relation distincte de part et d'autre de la polynie des eaux du Nord, avec une plus grande abondance de diatomées typiquement associés à la floraison printanière dans la partie ouest de la polynie des eaux du Nord que dans la partie est. Les carottes de sédiment ont révélé des différences spatio-temporelles entre les deux carottes. Les variations d'abondance des diatomées étant principalement dues à de petits taxons pennés, caractéristiques des floraisons printanières précoces et de la zone marginale de la banquise. Les concentrations de diatomées suivent une tendance similaire, suggérant que la bordure de glace dynamique de la polynie des eaux du Nord ouest joue un rôle important dans la localisation et l'intensité de la production de diatomées. Le dernier chapitre examine un enregistrement sédimentaire composite, utilisant les kystes de dinoflagellés, l'analyse granulométrique et la minéralogie pour mieux comprendre les variations des conditions de surface de la mer au cours des quelque 1200 dernières années. Nos résultats montrent des variations dans les indicateurs sédimentaires qui peuvent être associées à des apports provenant de sources plus proches (par exemple, la calotte glaciaire de Devon) et de sources plus éloignées (ouest du détroit de Jones/nord du détroit de Nares), ce qui renseigne sur le type d'apports d'eau douce dans le nord de la baie de Baffin. L'évolution des indicateurs sédimentaires est également concomitante aux variations des assemblages de dinokystes, fournissant des informations supplémentaires sur les variations des conditions de surface de la mer au cours du temps. Cette thèse montre que la polynie des eaux du Nord est particulièrement sensible aux changements climatiques, le réchauffement actuel ayant des répercussions plus précoces qu'on ne le pensait. Il est important de poursuivre la surveillance de l'influence des apports d'eau douce via le détroit de Nares et les glaciers locaux, ainsi que des eaux provenant de l'Atlantique, sur la polynie des eaux du Nord afin de comprendre comment le système continuera de réagir au réchauffement climatique actuel. -- Mot(s) clé(s) en français : Baie de Baffin, changement climatique, sédiments marins, microfossiles, géochimie, Arctique. --
ABSTRACT : Northern Baffin Bay lies at the confluence of Nares Strait, Jones Sound, and Lancaster Sound, through which freshwater (both solid and liquid) is exported out of the Arctic Ocean. Northern Baffin Bay is also host to the North Water Polynya (NOW), a highly productive area of open water. The open water in the NOW is due in part to the consolidation of ice bridges upstream in Nares Strait, limiting the transport of sea ice to Baffin Bay. Since the 21st century, the formation of these ice bridges has become more irregular, and sometimes even non-existent, creating an open passage between the Arctic Ocean and Baffin Bay. The objective of this thesis is to understand how the weakening of the Nares Strait ice bridges and the subsequent flow of freshwater (solid and liquid) to northern Baffin Bay influences sea surface conditions in this region, compared to changes that have occurred over the last 400 to 1200 years. The first chapter analyzes assemblages of dinoflagellate cysts (dinocysts) present in surface sediment samples from Baffin Bay and the NOW to determine whether they reflect distinct hydrological conditions. We then analyzed dinocyst assemblages and geochemistry (total organic carbon, total nitrogen, and δ¹⁵N and δ¹³C signatures of organic matter) in two sediment cores covering the last 400 years. Our results reveal different dinocyst assemblage compositions between the colder, sea ice-rich areas of western Baffin Bay and the relatively warmer, saltier waters of the east. Both sediment cores show a change in assemblage composition towards a greater contribution of mixotrophic taxa, complimented by an increase in dinocyst fluxes at the beginning of the 20th century, indicating an earlier response to Arctic amplification than previously documented. The second chapter analyzes the diatom assemblages present in surface sediments across the NOW and in two sediment cores covering the last 400 years. Diatoms show a distinct relationship across the NOW, with a greater abundance of diatoms typically associated with spring blooms in the western part of the NOW than in the east. Downcore diatom assemblage composition revealed spatio-temporal differences between the two sediment cores. The variations in diatom abundance were mainly due to small pennate taxa, characteristic of early spring blooms and the marginal zone of the ice pack. Diatom concentrations followed a similar trend, suggesting that the dynamic ice edge of the western NOW plays an important role in the location and intensity of diatom production. The final chapter examines a composite sediment record, using dinoflagellate cysts, grain size analysis, and mineralogy to better understand variations in sea surface conditions over the past 1,200 years. Our results show changes in sedimentary indicators can be associated with inputs from more proximal sources (e.g., the Devon Ice Cap) and more distal sources (e.g., west of Jones Sound/north of Nares Strait), providing insight into the type of freshwater inputs into northern Baffin Bay. The evolution of these sedimentary indicators also coincides with variations in dinocyst assemblages, providing additional information on variations in sea surface conditions over time. This thesis shows that the NOW is particularly sensitive to climate change, with current warming having earlier impacts than previously thought. It will be important to continue monitoring the influence of freshwater outflow via Nares Strait, as well as the input Atlantic-derived waters into the NOW to understand how the system will continue to respond to current global warming. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Baffin Bay, climate change, marine sediment, microfossils, geochemistry, Arctic.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Rochon, André
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Limoges, Audrey
Information complémentaire :	Thèse présentée dans le cadre du programme de doctorat en océanographie en vue de l'obtention du grade de Philosophiae doctor (Ph.D.). Ce document est rédigé sous forme d'articles scientifiques.
Mots-clés :	Masses d'eau - Facteurs climatiques - Baffin, Baie de; Sédiments marins - Baffin, Baie de - Analyse; Kystes de dinoflagellés - Baffin, Baie de - Analyse; Diatomées - Baffin, Baie de - Analyse; Polynies - Baffin, Baie de; Paléo-océanographie - Holocène; Géochimie de l'environnement.
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Date de dépôt :	16 sept. 2026 15:12
Dernière modification :	16 sept. 2026 15:12
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/3616