Résumé : Cette recherche présente l'analyse spatio-temporelle de l'évolution conjointe de l'augmentation de la présence arbustive et de la dynamique de la fonte de la neige au Nunavik, Québec, Canada. Cette zone est caractérisée par la complexité de l'interaction de multiples changements simultanés de la température, de la couverture de la neige ainsi que de la pousse végétative. La première partie de ce travail consiste à faire l'analyse de l’évolution temporelle de ces multiples changements. Cette analyse a nécessité la mise en place d’une importante base de données climatiques, satellitaires et de couverture de sol à plusieurs échelles, sur une période allant jusqu'à 60 ans, soit de 1950-2012. La deuxième partie du travail consiste à faire l'analyse spatiale à haute résolution de l’influence de la fraction du couvert arbustif sur la fonte de la neige. L'analyse et l'interprétation des résultats obtenus dans la première partie montrent clairement un changement climatique significatif sur la région étudiée, découpée en 3 bandes de latitude correspondant à la toundra, la taïga ouverte et à la taïga forestière, respectivement du Nord au Sud. Ce changement de climat correspond à un réchauffement marqué, entre 0.75°C et 1.57°C par décade entre les zones 1 (toundra) et 3 (taïga forestière) respectivement. On peut noter que la hauteur de neige maximale annuelle a diminué dans les trois zones alors que les précipitations hivernales ont augmenté en zone 1 et 3 sur les 45 dernières années. Les résultats montrent une nette augmentation de la végétation arbustive dans les zones 2 et 3 (LAI plus élevé de 100% dans la zone 3 par rapport à la zone 1). L'impact de la végétation a été analysé à partir de la durée de fonte relative entre le début de la fonte et la disparition de la neige. Il apparait clairement que la végétation active la fonte précocement, allongeant ainsi significativement la durée de fonte (+600%). Cependant, l'impact de la végétation ne retarde pas la date de fin du couvert nival qui est de plus en plus précoce pour les zones 2 et 3. L'analyse spatiale à haute résolution montre que la présence arbustive entraine une date de fin de neige plus précoce par rapport au sol nu. Cette étude démontre clairement que la croissance de la végétation qui résulte du réchauffement climatique impacte la dynamique du couvert nival, aussi affectée par ce réchauffement. Une étude approfondie des processus en causes avec des mesures in situ appuyées par leur modélisation permettrait de mieux comprendre ces phénomènes. // Abstract : This study presents a spatial-temporal analysis of the joint evolution of the increase of shrubiness and the dynamics of snowmelt in Nunavik, Quebec, Canada. This zone is characterized by the complexity of the interaction of multiple changes of temperature, snow cover and vegetation growth. The first part of this study analyzes the temporal evolution of these changes. The analysis required the use of a large database on climate, satellite data and ground cover at multiple scales over a period of up to 60 years, from 1950 to 2012. The second part of the study consists of a spatial high-resolution analysis of the influence of the fraction of shrub cover on snowmelt. The analysis and interpretation of the results clearly show a significant climate change over the study area, divided into three latitudinal transects corresponding to tundra, open taiga and forested taiga. A significant warming of 0.75 ° C and 1.57 ° C per decade was experienced between zones 1 (tundra) and 3 (forested taiga) respectively. The maximum annual snow depth on the ground decreased over the 3 zones studied while winter precipitations increased in zones 1 and 3 over the last 45 years. The results show a significant increase in shrub vegetation in zones 2 and 3. The impact of the vegetation on snow was analyzed with melt duration (from melt onset to complete melt). It appears clearly that the vegetation triggers the melting process earlier and significantly extends the melt duration (+600%). However, the impact of vegetation does not delay the date of the snow cover disappearance. The high-resolution spatial analysis showed that shrubs cause an earlier snow cover disappearance date than bare soil. This study clearly demonstrates that vegetation growth resulting from global warming impacts the snow cover dynamics, which are also affected by global warming. A thorough study of the processes with in-situ measurements supported by models would help gaining a better comprehension of these phenomena.

Résumé : Cette recherche présente l'analyse spatio-temporelle de l'évolution conjointe de l'augmentation de la présence arbustive et de la dynamique de la fonte de la neige au Nunavik, Québec, Canada. Cette zone est caractérisée par la complexité de l'interaction de multiples changements simultanés de la température, de la couverture de la neige ainsi que de la pousse végétative. La première partie de ce travail consiste à faire l'analyse de l’évolution temporelle de ces multiples changements. Cette analyse a nécessité la mise en place d’une importante base de données climatiques, satellitaires et de couverture de sol à plusieurs échelles, sur une période allant jusqu'à 60 ans, soit de 1950-2012. La deuxième partie du travail consiste à faire l'analyse spatiale à haute résolution de l’influence de la fraction du couvert arbustif sur la fonte de la neige. L'analyse et l'interprétation des résultats obtenus dans la première partie montrent clairement un changement climatique significatif sur la région étudiée, découpée en 3 bandes de latitude correspondant à la toundra, la taïga ouverte et à la taïga forestière, respectivement du Nord au Sud. Ce changement de climat correspond à un réchauffement marqué, entre 0.75°C et 1.57°C par décade entre les zones 1 (toundra) et 3 (taïga forestière) respectivement. On peut noter que la hauteur de neige maximale annuelle a diminué dans les trois zones alors que les précipitations hivernales ont augmenté en zone 1 et 3 sur les 45 dernières années. Les résultats montrent une nette augmentation de la végétation arbustive dans les zones 2 et 3 (LAI plus élevé de 100% dans la zone 3 par rapport à la zone 1). L'impact de la végétation a été analysé à partir de la durée de fonte relative entre le début de la fonte et la disparition de la neige. Il apparait clairement que la végétation active la fonte précocement, allongeant ainsi significativement la durée de fonte (+600%). Cependant, l'impact de la végétation ne retarde pas la date de fin du couvert nival qui est de plus en plus précoce pour les zones 2 et 3. L'analyse spatiale à haute résolution montre que la présence arbustive entraine une date de fin de neige plus précoce par rapport au sol nu. Cette étude démontre clairement que la croissance de la végétation qui résulte du réchauffement climatique impacte la dynamique du couvert nival, aussi affectée par ce réchauffement. Une étude approfondie des processus en causes avec des mesures in situ appuyées par leur modélisation permettrait de mieux comprendre ces phénomènes. // Abstract : This study presents a spatial-temporal analysis of the joint evolution of the increase of shrubiness and the dynamics of snowmelt in Nunavik, Quebec, Canada. This zone is characterized by the complexity of the interaction of multiple changes of temperature, snow cover and vegetation growth. The first part of this study analyzes the temporal evolution of these changes. The analysis required the use of a large database on climate, satellite data and ground cover at multiple scales over a period of up to 60 years, from 1950 to 2012. The second part of the study consists of a spatial high-resolution analysis of the influence of the fraction of shrub cover on snowmelt. The analysis and interpretation of the results clearly show a significant climate change over the study area, divided into three latitudinal transects corresponding to tundra, open taiga and forested taiga. A significant warming of 0.75 ° C and 1.57 ° C per decade was experienced between zones 1 (tundra) and 3 (forested taiga) respectively. The maximum annual snow depth on the ground decreased over the 3 zones studied while winter precipitations increased in zones 1 and 3 over the last 45 years. The results show a significant increase in shrub vegetation in zones 2 and 3. The impact of the vegetation on snow was analyzed with melt duration (from melt onset to complete melt). It appears clearly that the vegetation triggers the melting process earlier and significantly extends the melt duration (+600%). However, the impact of vegetation does not delay the date of the snow cover disappearance. The high-resolution spatial analysis showed that shrubs cause an earlier snow cover disappearance date than bare soil. This study clearly demonstrates that vegetation growth resulting from global warming impacts the snow cover dynamics, which are also affected by global warming. A thorough study of the processes with in-situ measurements supported by models would help gaining a better comprehension of these phenomena.

Big sagebrush (Artemisia tridentata Nutt.) is the most widespread and common shrub in the sagebrush biome of western North America. Of the three most common subspecies of big sagebrush (Artemisia tridentata), mountain big sagebrush (ssp. vaseyana; MBS) is the most resilient to disturbance, but still requires favorable climactic conditions and a viable post-fire seedbank for successful unassisted recovery. This study was designed to assess MBS seed production throughout post-fire recovery. We performed 2 pilot studies to develop methods for estimating seed production and plant age. The results of the pilot studies and a space-for-time substitution strategy were used to measure seed production on 13 sites ranging from 10-33 years post-fire. We hypothesized that seed rain (mean seeds produced/ m2) would peak before stand density had maximized due to decreasing individual plant fecundity (mean seeds produced/ plant) in high density stands. We measured population density and individual plant fecundity for three size classes of MBS and used forward stepwise regression analysis to identify environmental factors influencing seed production over time. Density for small (basal stem diameter (BSD) <1 cm) and medium-sized (BSD=1-3 cm) plants was consistently low and was not affected by time since fire (TSF), while large-sized (BSD > 3 cm) plant density increased steadily with TSF (p=0.0002). Plant fecundity decreased with TSF for all three size classes (p range = 0.019 – 0.0506), with large plants dominating reproductive output. Small and medium-sized plant fecundity was negatively correlated with winter precipitation (p range = 0.0106-0.0174), while large plant fecundity was positively correlated with winter precipitation (p<0.0001) and negatively correlated with elevation (p=0.0001). Despite losses in plant fecundity over time for all size classes, steady recruitment in population density resulted in increased seed rain (p=0.0039), suggesting that increases in stand density compensated for losses in individual plant fecundity. Results partially support our hypothesis that the time required for MBS seed rain to be maximized was not tightly bound to indicators of stand maturation. Understanding the factors that influence post-fire seed production can help land managers better manage for successful recovery by providing them with tools for evaluating seed production capabilities of MBS communities.