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Publication
Remote sensing analysis of recent coastal change and its controlling factors in Darnley Bay (Amundsen Gulf, Canada)
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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
As the Arctic warms, permafrost coasts are experiencing higher rates of erosion, threatening coastal communities and infrastructure, and altering sediment and nutrient budgets. However, some areas are still neglected by research. The mouth of the Gulf of Amundsen is home to Darnley Bay, while the coast of the ecologically important Cape Parry to Paulatuk area included in the Anguniaqvia Niqiqyuam Marine Protected Area has been still little studied. This area is home to Arctic char, cod, beluga whales, ringed and bearded seals, polar bears and sea birds. It is also an important area for the Inuvialuit who have an intrinsic attachment to their land ensuring the survival of their culture and food source.
Settled in Paulatuk, Inuvialuit are witnessing the warming of their territory and the degradation of the permafrost. This study aims to establish the geomorphological characterization of the Paulatuk coast and peninsula and to quantify coastal changes over 55 years, using a new very high resolution survey based on CNES Pleiades imagery from August 2020, as well as historical aerial imagery from 1965. Key areas, such as Paulatuk, were also surveyed using unmanned aerial vehicles in 2019.
The results indicate a small average erosion rate of -0.1 m/year of the surveyed coastlines from 1965 to 2020. At a regional scale, there is a disparity in erosion rates depending on the type of substrate. Erosion rates are significantly different in function of the type of coastal material. Unconsolidated areas show erosion rates of up to -3 m/year while consolidated express stability. These values are relatively low compared to other sites on the Beaufort Sea Coast (e.g. Qikiqtaryuk/Herschel Island, Yukon coast, Mackenzie delta), which are more susceptible to erosion due to soil composition, ground ice content, cliff height and exposure to swells. The very high resolution geomorphological mapping provide important spatial information to the coastal community. Paulatuk is showing signs of degrading permafrost landscape with subsidence zones and potential thaw ponds drainage. A preliminary assessment suggest that infrastructure construction influences permafrost degradation and that future soil thawing process could become a threat for the community. This study, based on unprecedented very high resolution data contributes to the general characterization and identification of erosion rates of the Arctic coasts.
Com o progressivo aquecimento do Ártico, as costas com permafrost estão progressivamente a sofrer taxas de erosão mais elevadas, ameaçando as comunidades e infraestruturas costeiras, alterando os balanços de sedimentos e nutrientes, e influenciando o ciclo do carbono. No entanto, amplas regiões ainda têm uma dinâmica ainda pouco conhecida. Este é o caso do Golfo de Amundsen, onde se integra Darnley Bay, bem como a costa da importante área ecológica entre o Cabo Parry e Paulatuk, incluída na Área Protegida Marinha Anguniaqvia Niqiqyuam. Esta área é um importante habitat do Arctic char, bacalhau, belugas, focas aneladas e de barbas, ursos polares e de várias aves marinhas. É também uma área importante para os Inuvialuit que mantêm uma ligação intrínseca à sua terra, garantindo a sobrevivência da sua cultura e fonte alimentar natural. Estabelecidos em Paulatuk, os Inuvialuit são testemunhas do aquecimento do seu território e da degradação do permafrost. Este estudo visa estabelecer a caracterização geomorfológica da costa entre o Cabo Parry e Paulatuk e quantificar as principais modificações da linha de costa num período de 55 anos. Utiliza-se, para isso, um novo levantamento de muito alta resolução baseado nas imagens do satélite CNES Pleiades de Agosto de 2020, bem como fotos aéreas de 1965. Áreas-chave, como Paulatuk, foram levantadas utilizando veículos aéreos não tripulados em 2019. Os resultados indicam uma taxa média de erosão da linha de costa de -0,1 m/ano entre 1965 e 2020. À escala regional, esta taxa é variável, dependendo principalmente do tipo de substrato costeiro. As áreas não consolidadas apresentam taxas de erosão de até -3 m/ano, enquanto que valores muito próximos de 0 m/ano, caracterizam as costas talhadas em substrato consolidado. Estes valores são relativamente baixos em comparação com outros setores da costa do Mar de Beaufort (por ex.: Qikiqtaryuk/Herschel Island, Yukon, delta do Rio Mackenzie), que são mais susceptíveis à erosão devido à composição do solo, teor de gelo no solo, altura das arribas e exposição à ondulação. A cartografia geomorfológica de muito alta resolução realizada forneceu informações espaciais importantes para a comunidade costeira de Paulatuk. A Peninínsula de Paulatuk mostra sinais de degradação do permafrost, com zonas de subsidência e aumento da extensão dos lagos termocársicos. Uma avaliação preliminar sugere que a construção de infra-estruturas está a influenciar a degradação do permafrost e que o futuro processo de descongelamento do solo poderá tornar-se uma ameaça para a comunidade. Este estudo, apoiado em dados de deteção remota com muita alta resolução, é um contributo paraconsolidar a caracterização da costa de Darnley Bay e para a identificação das taxas de erosão costeira no Árctico.
Com o progressivo aquecimento do Ártico, as costas com permafrost estão progressivamente a sofrer taxas de erosão mais elevadas, ameaçando as comunidades e infraestruturas costeiras, alterando os balanços de sedimentos e nutrientes, e influenciando o ciclo do carbono. No entanto, amplas regiões ainda têm uma dinâmica ainda pouco conhecida. Este é o caso do Golfo de Amundsen, onde se integra Darnley Bay, bem como a costa da importante área ecológica entre o Cabo Parry e Paulatuk, incluída na Área Protegida Marinha Anguniaqvia Niqiqyuam. Esta área é um importante habitat do Arctic char, bacalhau, belugas, focas aneladas e de barbas, ursos polares e de várias aves marinhas. É também uma área importante para os Inuvialuit que mantêm uma ligação intrínseca à sua terra, garantindo a sobrevivência da sua cultura e fonte alimentar natural. Estabelecidos em Paulatuk, os Inuvialuit são testemunhas do aquecimento do seu território e da degradação do permafrost. Este estudo visa estabelecer a caracterização geomorfológica da costa entre o Cabo Parry e Paulatuk e quantificar as principais modificações da linha de costa num período de 55 anos. Utiliza-se, para isso, um novo levantamento de muito alta resolução baseado nas imagens do satélite CNES Pleiades de Agosto de 2020, bem como fotos aéreas de 1965. Áreas-chave, como Paulatuk, foram levantadas utilizando veículos aéreos não tripulados em 2019. Os resultados indicam uma taxa média de erosão da linha de costa de -0,1 m/ano entre 1965 e 2020. À escala regional, esta taxa é variável, dependendo principalmente do tipo de substrato costeiro. As áreas não consolidadas apresentam taxas de erosão de até -3 m/ano, enquanto que valores muito próximos de 0 m/ano, caracterizam as costas talhadas em substrato consolidado. Estes valores são relativamente baixos em comparação com outros setores da costa do Mar de Beaufort (por ex.: Qikiqtaryuk/Herschel Island, Yukon, delta do Rio Mackenzie), que são mais susceptíveis à erosão devido à composição do solo, teor de gelo no solo, altura das arribas e exposição à ondulação. A cartografia geomorfológica de muito alta resolução realizada forneceu informações espaciais importantes para a comunidade costeira de Paulatuk. A Peninínsula de Paulatuk mostra sinais de degradação do permafrost, com zonas de subsidência e aumento da extensão dos lagos termocársicos. Uma avaliação preliminar sugere que a construção de infra-estruturas está a influenciar a degradação do permafrost e que o futuro processo de descongelamento do solo poderá tornar-se uma ameaça para a comunidade. Este estudo, apoiado em dados de deteção remota com muita alta resolução, é um contributo paraconsolidar a caracterização da costa de Darnley Bay e para a identificação das taxas de erosão costeira no Árctico.
Description
Keywords
Coastal dynamics Permafrost Darnley Bay Paulatuk Remote sensing.