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TitreMonitoring changes in unfrozen water content with electrical resistivity surveys in cold continuous permafrost
AuteurOldenborger, G A; LeBlanc, A -M
SourceGeophysical Journal International vol. 215, issue 2, 2018 p. 965-977, https://doi.org/10.1093/gji/ggy321
Année2018
Séries alt.Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20170326
ÉditeurOxford Academic
Documentpublication en série
Lang.anglais
DOIhttps://doi.org/10.1093/gji/ggy321
Mediapapier; en ligne; numérique
Formatspdf; html
ProvinceNunavut
SNRC25N/10
Lat/Long OENS -68.5622 -68.5458 63.7606 63.7567
Sujetspergélisol; analyses thermiques; établissement de modèles; levés géophysiques; résistivité électrique; températures au sol; glace fossile; mouvement des eaux souterraines; salinité; instruments d'observation; climat arctique; Infrastructure; Aéroport; Traitement des données; Changement climatique; sédiments lacustres en couverture mince; sédiments de plaines d'épandages fluvioglaciaires; sédiments glaciomarins deltaïques; tills en couverture continue; géologie des dépôts meubles/géomorphologie; géologie de l'environnement; géophysique; Transport; géologie de l'ingénieur; Phanérozoïque; Cénozoïque; Quaternaire
Illustrationslocation maps; geoscientific sketch maps; photographs; profiles; plots; models; time series; cross-sections
ProgrammePergélisols, Géosciences de changements climatiques
Diffusé2018 08 08
Résumé(disponible en anglais seulement)
For permafrost, information on unfrozen water content is critical for thermal modelling, understanding permafrost evolution and for predicting thaw susceptibility for infrastructure. We utilize electrical resistivity surveys for the detection and monitoring of unfrozen water content in cold continuous permafrost. We develop a data processing scheme based on a common subset of reciprocal measurements to filter data from irregular acquisitions in variable environmental conditions to a standard noise level, such that models recovered from disparate data sets can be compared quantitatively. Using temperature-corrected post-inversion model differencing, changes in recovered electrical resistivity models are used to calculate the relative change in unfrozen water content over common regions of high model resolution. The technique is applied to electrical resistivity data collected seasonally using a permanent electrode installation in cold continuous permafrost alongside airport infrastructure in the Canadian Arctic. The number of healthy data decreases over the experiment duration, with a correlation between data quality and ground surface temperature. Using the resistivity models, relative changes in unfrozen water content are estimated that are consistent with temperature records. Results are compared to an empirical temperature-dependent water content model obtained via calibrated thermal modelling at the study site. When compared to the empirical model, the changes in resistivity overpredict the changes in unfrozen water content due to temperature-induced phase changes alone after one year of acquisition. Prevalent changes in unfrozen water content occur in a zone below the active layer at temperatures of approximately 0 to -4.5 °C, and may be indicative of permafrost evolution involving ice formation or water movement over many months in moderately-saline permafrost beneath airport infrastructure.
Résumé(Résumé en langage clair et simple, non publié)
Le pergélisol est un sol gelé éternellement. Les propriétés du pergélisol telles que la quantité d'eau sont critiques pour la modélisation thermique de la réponse du pergélisol au forçage climatique, la compréhension du flux et du transport des contaminants, ou pour prédire le comportement du pergélisol comme substrat d'ingénierie. Nous utilisons des levés géophysiques pour surveiller les changements de la teneur en eau non gelée du pergélisol continu à l'aéroport international d'Iqaluit dans l'Arctique canadien de 2012/08 à 2015/06. Nous développons un nouveau système de traitement des données et calculons les changements dans la teneur en eau non gelée qui sont cohérents avec les température du sol et peuvent être utilisés pour surveiller les processus actif et l'évolution du pergélisol.
GEOSCAN ID306428