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Pierre Francus

Sédimentologie environnementale

Paléoclimats, Limnogéologie, Analyse d'images, Arctique

Projets en cours

PERSISTANCE

Sur un territoire comme la péninsule du Québec-Labrador où l'essentiel de la production électrique est d'origine hydraulique, les séquences d'années plus sèches que la normale menacent la sécurité énergétique, une condition essentielle à la croissance économique. À l'heure actuelle, la courte durée des enregistrements et l'incapacité des modèles à représenter convenablement les caractéristiques de la variabilité naturelle interdécennale rendent l'estimation du risque de sécheresse particulièrement problématique sur ce territoire. Face à ces enjeux, le projet PERSISTANCE reposant sur un partenariat entre le milieu universitaire, le consortium Ouranos et le secteur hydro-électrique (Hydro-Québec et Manitoba Hydro) propose de valoriser l'information contenue dans les séries hydrologiques millénaires constituées à partir d'indicateurs naturels (cernes d'arbres, séquences sédimentaires) afin d'améliorer l'estimation du risque actuel et futur de faible hydraulicité persistante. L'approche privilégiée permettra de restituer des simulations hydrologiques qui tiennent compte à la fois du signal de changement climatique et de la variabilité naturelle, tel qu'elle peut être observée et modélisée à partir des longues séries millénaires. Nous travaillerons dans un secteur névralgique pour la production hydro-électrique dans l'est du Canada : l'amont des trois principaux bassins versants voués à la production hydro-électrique au Québec-Labrador (Baie-James, mer du Labrador et Côte-Nord). Notre approche permettra aux producteurs hydro-électriques canadiens de réduire leur exposition aux sécheresses persistantes tout en bénéficiant d'une meilleure connaissance de la variabilité hydrologique à long terme sur le territoire en production. De plus, les producteurs profiteront de nouvelles données millénaires et d'approches statistiques originales qui permettront d'estimer et d'anticiper le risque de faible hydraulicité de façon plus précise et de gérer la ressource en eau de manière durable.

Financement : CRSNG - Recherche et développement coopérative

 

INTROSPECT

Ce projet vise à développer pour les archéologues de nouveaux usages et outils qui facilitent l’accès à de nouvelles connaissances grâce à des méthodes d’introspection numérique interactive qui combinent la tomodensitométrie avec des technologies de visualisation 3D, telles la réalité virtuelle, les interactions tangibles et l’impression 3D. La tomodensitométrie permet un enregistrement systématique des densités des matériaux qui composent les objets archéologiques et une reconstruction en 3D. Cette méthode analyse la matière au cœur de l’objet sans l’altérer et fournit des paramètres qualitatifs et quantitatifs sur les matériaux utilisés afin de définir et de comprendre les structures internes, leur mode de fabrication et leur état de conservation; il est envisagé de faire de même pour les sédiments archéologiques. La réalité virtuelle permet de recontextualiser l’objet dans son environnement virtuel initial et de le mettre en interaction avec son analyste. La multidisciplinarité apporte un défi méthodologique important, toutefois, l’approche retenue fait appel à la mutualisation de méthodes utilisées en ingénierie, réalité virtuelle, archéologie et muséologie. Les membres de l’équipe ont tous travaillé dans des projets communs où l’expérience de chacun dans les différentes sphères de recherche a été mise à contribution.

Financement : FQRSC et Agence nationale de la recherche (France)

 

Évaluation des impacts du transport des sédiments par l’optimisation de la gestion de l’ouverture de la vanne du barrage Samson de la rivière Saint-Charles - Phase 1

Ce projet vise à évaluer les impacts du transport des sédiments en amont du barrage Samson. Il consiste en l'analyse et la cueillette de données d'envergure sur la qualité des eaux et des sédiments de la rivière Saint-Charles en amont et en aval du barrage Samson. Le tout s'intègre dans une volonté forte des élus de la Ville de Québec de bonifier les usages récréotouristiques de la rivière Saint-Charles, de donner aux citoyens un accès privilégié à ses cours d'eau et de favoriser le développement de la faune, de la flore et de la vie aquatique. Pour ce faire, le contrôle de la sédimentation et la gestion des pointes de débits et des débits d'étiage sont incontournables.  Les études à réaliser sont les suivantes : 1) Études morphologiques et de la dynamique sédimentaire de la rivière à partir des données bathymétriques et LiDAR multidates. Ce projet vise à observer l'évolution du cours d'eau en fonction de l'ouverture des vannes, mais aussi en fonction des événements météorologiques (pluies, crues, etc.). 2) Étude des sédiments et du régime sédimentaire à partir des analyses physicochimiques (granulométrie, taux de sédimentation, contaminants, historique des apports sédimentaires, etc.) de carottes de sédiments de l’amont du barrage Samson. 

Financement : Ville de Québec, Unité mixte de recherche en sciences urbaines (UMR-SU)

Partenaires : Ville de Québec, Université Laval, WSP

 

Quantifier les paléoclimats à partir de séquences sédimentaires de haute résolution

L'objectif est d’étudier des sédiments annuellement laminés (varves) dans une série de lacs du Grand Nord canadien. Le programme de recherche comprend l'étude intégrée des processus sédimentaires et limnologiques actuels de ces lacs, en parallèle à l'observation des conditions climatiques et hydrologiques de leur bassin versant. Par comparaison de ces données hydroclimatiques avec les sédiments superficiels actuels, il est possible de déterminer comment les signaux climatiques et hydrologiques (par exemple, la fonte des neiges, la température et les orages d’été) sont enregistrés dans les sédiments du lac. Ensuite, l'analyse de longues séquences varvées, par des techniques sédimentologiques classiques et une technique originale d'analyse d'image de lames minces, permet d'obtenir des reconstructions paléoenvironnementales quantifiées.

Financement: CRSNG - Subvention à la découverte

 

Canadian Continental Drilling Program

Ce programme représente la participation du Canada à l'International Continental Drilling Program (ICDP), une plateforme internationale qui promeut le forage scientifique comme outil pour résoudre une vaste gamme de problématiques en géosciences. Les projets de forage vont de l'étude de sédiments lacustres pour comprendre les variations climatiques au cours du Quaternaire à celle des roches dures du Paléoprotérozoique, de l'échantillonnage de volcans actifs et des failles importantes aux grands impacts météoritiques, et des hydrates de gaz aux sources d'énergie géothermales. Plus de 30 campagnes de forages sur 5 continents ont été réalisées à ce jour grâce à ICDP, incluant en 2002 celle de Mallik dans le delta du Mackenzie sur les hydrates de gaz. Les thèmes de recherche des projets ICDP comprennent les changements climatiques, les risques géologiques, la séquestration du CO2, les ressources énergétiques et minéralogiques. Les projets ICDP, ses ateliers et ses cours intensifs sont d'excellentes opportunités de formation pour les étudiants en les exposant à des problématiques scientifiques et techniques de haut niveau dans l'entièreté du spectre des sciences de la Terre, et à des collaborations scientifiques internationales.

 


Projets récemment terminés

Les lacs profonds de la Côte-Nord : des archives paléoenvironnementales uniques à explorer
Quatre lacs profonds de la Côte-Nord, dont trois ont été identifiés au cours d'un projet antérieur comme possédant un potentiel exceptionnel de préservation d'archives paléoenvironnementales, seront étudiés dans deux axes de recherche principaux. 1) Variabilité interannuelle du climat par l'analyse des sédiments laminés annuellement; 2) Architecture des sédiments et géomorphologie glaciaire des bassins lacustres. Ces lacs, situés au coeur d'une région qui connaît actuellement un développement hydro-électrique et minier important, permettront de mieux appréhender la variabilité et les extrêmes hydroclimatiques régionaux en plus de potentiellement constituer des témoins uniques des conditions terrestres au cours de plusieurs cycles glaciaires et interglaciaires. Les deux axes de recherches sont complémentaires en ce qu'ils nécessitent des stratégies de terrain similaires et des analyses intrinsèquement reliées soit : 1) la cartographie à très haute résolution des bassins lacustres à l'aide de sonar multifaisceau; 2) la caractérisation de l'architecture des sédiments par des relevés acoustiques; 3) le carottage de sédiment; 4) l'analyse des propriétés physiques et des structures sédimentaires fines; 5) l'intégration des séries sédimentaires au sein d'un cadre chronostratigraphique commun par l'analyse des propriétés paléomagnétiques des sédiments.
Financement : FRQNT - Projet de recherche en équipe
Collaborateurs : Patrick Lajeunesse (Université Laval), Guillaume St-Onge (UQAR)

 

Participation canadienne à PASADO 

Il s'agit de la participation d'une équipe canadienne à un projet ICDP (International Continental Drilling Project) en Patagonie, Argentine : le projet PASADO (Potrok Aike Lake Sediment Archive Drilling Project). Ce projet coordonné par le professeur Bernd Zolitschka de l’Université de Brème en Allemagne a pour but d'obtenir et d'étudier une série de carottes de plus de 100 m de long afin de reconstruire le climat des derniers 700 000 ans, aux hautes latitudes de l’hémisphère Sud, permettant notamment d'établir des liens entres les carottes de glace de l’Antarctique et les séquences sédimentaires marines récemment forées dans le cadre de l’IODP (International Ocean Drilling Program) le long de la marge chilienne. 

Financement: CRSNG - Occasions spéciales de recherche

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Pierre Francus et la paléoclimatologie ...

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Pierre Francus, professeur au Centre Eau Terre Environnement

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