Axes de recherche

Le Geotop est un regroupement stratégique rassemblant des ressources humaines, analytiques et de calcul dans le domaine des sciences du globe. Il constitue un milieu de recherche et de formation de haut niveau visant à répondre à des problèmes immédiats ou fondamentaux sur l'état de la planète Terre et ses changements à court et long termes en réponse aux forçages naturels et anthropiques. La programmation est ainsi arrimée à plusieurs grands programmes internationaux (IGBP, IODP…) et bénéficie du soutien de plusieurs agences internationales (IAEA, UNESCO…). Les enjeux de recherche incluent les risques et ressources naturels, les changements climatiques, et les cycles biogéochimiques. De tels enjeux exigent des approches méthodologiques multidisciplinaires et la mise en commun d'infrastructures lourdes, de savoir-faire, compétences et ressources provenant de plusieurs institutions québécoises.

Les recherches développées par les membres du regroupement stratégique s'inscrivent selon trois grands axes :

1. Les instabilités du climat et de l’océan
Les effets des changements du climat en cours excèdent les prévisions des modèles couplés utilisés par le GIEC (IPCC) à des fins prévisionnelles. Les forçages, naturels ou anthropogéniques, et rétroactions contrôlant le climat du globe et la dynamique de l'océan sont donc encore insuffisamment connus et mobilisent une large communauté scientifique. Au Geotop, 13 chercheurs pilotent une quarantaine de projets de recherche visant à une meilleure appréhension/modélisation des liens entre océan, cycle hydrologique et climats continentaux. L'accent est mis sur les hautes latitudes, avec une attention particulière sur l'Arctique, ses liens avec le Pacifique et l'Atlantique Nord, et le rôle de la glace de mer. Des efforts visant à une meilleure prise en compte du cycle hydrologique continental dans les variations climatiques complètent les travaux, conduits dans le cadre de plusieurs grands programmes internationaux et canadiens (IODP, ICDP, IPY, GEOTRACES, IMAGES, ArcticNet, WarmPast, ACEX).

  • Thème 1.1 - L'Arctique dans le système climat-océan
  • Thème 1.2 - Paléoclimats continentaux & cycle hydrologique
  • Thème 1.3 - Traceurs & chronomètres des changements environnementaux
  • Thème 1.4 - Changements climatiques, leurs impacts et rétroactions géologiques

2. La dynamique croûte-manteau et son expression à la surface du Globe
Les continents sont le résultat de 4 milliards d’années d’interactions entre la croûte et le manteau. Des progrès technologiques en sismologie, géodésie spatiale, géochimie isotopique et calcul numérique en géodynamique ont permis de comprendre comment les cratons qui forment le noyau central des continents se sont stabilisés et ont évolué au cours des temps. Les chercheurs du Geotop utilisent les outils de la géochimie et de la géophysique pour déterminer la composition et les propriétés physiques de la lithosphère profonde, pour retracer l’évolution de la composition chimique de la croûte et du manteau, pour étudier les processus physico-chimiques qui ont lieu dans le manteau, et les mécanismes physiques et chimiques qui contrôlent les éruptions volcaniques. Les projets des chercheurs se regroupent autour de trois thèmes principaux:

  • Thème 2.1 - Structure et évolution de la lithosphère et du manteau: Implications pour la croissance continentale et le risque sismique
  • Thème 2.2 - Magmas et systèmes volcaniques
  • Thème 2.3 - Structure de la croûte et ressources minérales

3. Les cycles biogéochimiques et l'environnement
La capacité de prédire l’évolution des écosystèmes et du climat à partir de modèles prévisionnels est directement liée au niveau de compréhension de leur cycle biogéochimique. Celui-ci implique la prise en compte de réservoirs dans lesquels les temps de séjour des éléments et composés vont au-delà de l'intervalle couvert par les données instrumentales et l'observation humaine. Ainsi, le Geotop s'efforce-t-il de traiter les dimensions temporelles, du présent à l'ensemble de l'échelle géologique. Vingt chercheurs responsables de 53 projets de recherche s'attachent ainsi à quantifier les flux des principaux éléments qui supportent la vie, de même que l’interdépendance des grands cycles biogéochimiques à un niveau fondamental et appliqué. Les systèmes aquatiques récents sont un domaine d’application privilégié, mais le champ d’étude inclut également l’exobiologie sur Mars, l’étude des flux sous des conditions extrêmes et les analogues de la Terre primitive.

  • Thème 3.1 - Hydrologie et les cycles du carbone, de l’azote, de l’oxygène et du soufre
  • Thème 3.2 - Gaz à effet de serre et changements climatiques
  • Thème 3.3 - La santé des écosystèmes