Modelling the thermal effects of wildfire and climate change on warm permafrost in the boreal forest, Northwest Territories, Canada

ABSTRACT: Climate change, accompanied by more frequent wildfires, is impacting permafrost in boreal areas. Projected change through to 2099 was assessed using one-dimensional thermal modelling for two sites with warm discontinuous permafrost in the southern Northwest Territories. Moderate to high scenarios of climate warming and varying levels of fire severity were considered. Ground temperature measurements (2015-2019) and geophysical surveys (2015-2016) support modelled permafrost thicknesses of 23-29 m prior to disturbance. Model results showed suprapermafrost taliks forming in all scenarios. However, shallow (<5 m) thawing commenced several decades earlier in burned than in unburned scenarios. Permafrost deeper than 5 m warmed slowly but persisted to 2099 in all scenarios. This study points to the resilience of frozen ground beneath thick organic layers in the absence of thermokarst processes.

RÉSUMÉ: Le changement climatique et les feux de forêt ont un impact sur le pergélisol dans la forêt boréale. Les changements prévus jusqu'à 2099 ont été évalués avec une modélisation thermique unidimensionnelle pour deux sites dans le sud des Territoires du Nord-Ouest. Des scénarios modérés à élevés de réchauffement climatique et des niveaux variables de gravité des incendies ont été pris en compte. Les mesures de la température du sol (2015-2019) et les relevés de tomographie par résistivité électrique (2015-2016) appuient les épaisseurs de pergélisol modélisées de 23 à 29 m avant le feu de forêt. Le modèle a montré la formation des taliks dans tous les scénarios. Cependant, le dégel à faible profondeur (<5 m) a commencé plusieurs décennies plus tôt dans les scénarios brûlés que dans les scénarios non brûlés. Le pergélisol à plus de 5 m de profondeur s'est réchauffé lentement mais a persisté jusqu'en 2099 dans tous les scénarios. Cette étude met en évidence la résilience du sol gelé sous d'épaisses couches organiques en l'absence de processus thermokarstiques.