Les chercheurs utilisent les cernes des arbres et le SIG pour créer un modèle d’érosion des falaises

Ce grand arbre dans votre arrière-cour – celui qui purifie l’air, offre un répit du soleil et abrite une famille de rouges-gorges – fournit également un relevé climatique détaillé depuis des décennies.

Si vous avez déjà vu une souche d’arbre, vous avez remarqué que le noyau a une série d’anneaux concentriques. Ces anneaux indiquent l’âge de l’arbre et le temps qu’il a fait chaque année de sa vie. De telles connaissances fournissent à des scientifiques comme le Dr Christopher Dolanc, professeur agrégé de biologie à l’Université Mercyhurst, un moyen de dater avec précision l’érosion et d’autres conditions climatiques le long du littoral du lac Érié.

Dolanc et le professeur de géologie, le Dr Nicholas Lang, qui co-dirigent le programme de sciences de l’environnement de l’université, travaillent cet été à l’élaboration d’un modèle d’érosion des falaises. Leur recherche est soutenue par une subvention de 54 500 $ de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) transmise par le biais du Pennsylvania Department of Environmental Protection (DEP). Les fonds sont utilisés, en partie, pour payer cinq étudiants chercheurs, dont les diplômés de 2022 Nicole Schwab, Albert Jackson et Isabelle Brewer, et les seniors montantes Kennedy Beasley-Watson et Katie Goodenow.

L’équipe centre ses recherches sur Shades Beach dans le canton de Harborcreek et sur le parc d’État d’Erie Bluffs dans les cantons de Girard/Springfield.

Pour leur part, Dolanc et ses étudiants se concentrent sur la dendrochronologie, ou la méthode scientifique de datation des cernes des arbres.

« Les étudiants collectent des carottes d’arbres sur les deux sites à partir d’arbres qui poussent sur les falaises à différentes positions », a expliqué Dolanc. «Ils ramènent les noyaux au laboratoire de Mercyhurst et les traitent en ponçant le bois, en comptant les anneaux et en comparant les noyaux de différents arbres pour rechercher des modèles communs. Par exemple, si tous les arbres partagent un ensemble commun d’anneaux étroits de 1982 à 1984, cela pourrait signifier qu’ils ont tous été touchés par le même événement d’érosion qui s’est produit en 1982 et qui a endommagé leurs systèmes racinaires.

Pendant ce temps, Lang et son groupe adoptent une approche plus high-tech. Ils collectent des données, telles que la topographie et la couverture végétale, et les importent dans un programme SIG appelé ArcMAP pour calculer la perte de bluff au fil du temps et générer des cartes de prévision de l’érosion.

« Nous prenons des images du rivage et suivons l’ampleur de l’érosion au bord de la falaise au cours des 15 dernières années », a déclaré Lang. «Les étudiants ont des images recueillies par des avions de 2007 et 2018 qui montrent clairement le bord de la falaise et ils comparent cela aux données GPS qu’ils ont recueillies sur le terrain cet été le long du bord actuel de la falaise. La superposition des données dans ArcMAP leur permet de voir dans quelle mesure le sommet de la falaise a reculé au cours de cette période.

Bien que les premiers résultats soient cohérents avec les enquêtes de terrain effectuées par le Département de la conservation et des ressources naturelles de Pennsylvanie, Lang a déclaré que les recherches de l’équipe montrent qu’il existe plusieurs façons de mesurer les taux d’érosion.

« Avec le travail de Chris, nous constatons que la plupart de l’érosion se produit sur la face de la falaise et pas tellement au sommet du bord de la falaise », a déclaré Lang. « Nous commençons également à obtenir des dates sur lesquelles certains des événements d’érosion les plus importants se sont produits. »

Dolanc a ajouté: « Nous avons compris que le sommet des falaises est plus stable parce que les arbres qui y vivent sont toujours plus âgés que les arbres vivant plus près du bas de la falaise. »

À la fin de leurs travaux, Dolanc et Lang remettront un rapport final au DEP, comprenant des cartes SIG, qui fournira un modèle qualitatif des styles d’érosion et des fréquences des événements de grande érosion.

Dolanc a déclaré que la recherche informe non seulement les disciplines de l’écologie et de la géologie, mais fournit des données utiles pour la population humaine, comme dans le cas du développement potentiel des terres. Et, pour les étudiants, cela offre l’opportunité de faire des recherches significatives et de présenter leurs découvertes lors d’une conférence de géologie à Denver plus tard cette année.

Schwab, qui a obtenu en mai un diplôme en sciences de l’environnement, a déclaré que l’expérience avait été à la fois enrichissante et agréable. « J’ai suivi des cours de dendrochronologie lors de ma première année et j’ai vraiment aimé ça », a-t-elle déclaré. « Lorsque le Dr Dolanc cherchait des étudiants efficaces en dendrochronologie pour ce projet, j’ai eu la chance d’être encore là, alors j’ai accepté », a-t-elle déclaré.

PHOTO: Nicole Schwab ’22 travaille sur la recherche sur l’érosion en comptant les cernes des arbres pour déterminer l’âge et les impacts climatiques.