WATERSHED DELINEATION IN AREAS OF PERMAFROST DISTURBANCE ON EASTERN BANKS ISLAND, NWT: A GEOMATICS APPROACH FOR PREDICTING WATER QUALITY IMPACTS

Ashley Rudy, Scott F. Lamoureux, Jean E. Holloway, Melissa J. Lafrenière, Steve V. Kokelj, Rebecca Segal, Trevor C. Lantz, Robert H. Fraser, I. Rod Smith

In the proceedings of: GeoQuébec 2015: 68th Canadian Geotechnical Conference & 7th Canadian Permafrost Conference

Session: Permafrost Degradation II / Dégradation du pergélisol II

ABSTRACT: The goal of this study was to develop a framework for informing water-sampling strategies to evaluate the relationships between thermokarst disturbances and impacts on water quality. A permafrost disturbance inventory for the Johnson Point area, eastern Banks Island was produced through a visual inspection of SPOT 4 and 5 satellite imagery. A total of 197 retrogressive thaw slumps were identified and digitized, ranging in size from 2600 to 885 500 m2 with the majority of slumps located adjacent to lakes and streams. Watersheds were derived from the Canadian CDED DEM and NHN stream network data sets using ArcGIS with Spatial Analyst extensions. Specific criteria were used to create a hierarchy of nested watersheds. This contextual information will enable us to determine if: 1) the relative density of disturbance is related to the intensity of water quality effects; 2) if water quality is impacted more by the areal extent of disturbance or numbers of individual disturbances; and 3) whether the hydrological connectivity and distance of a disturbance to a water body affects downstream water quality. This knowledge will provide information suitable for researchers, communities and decision makers to assess the impact of permafrost disturbance on surface water environments.

RÉSUMÉ: Le but de cette étude était de développer un cadre afin de présenter les stratégies d'échantillonnage d'eau permettant d™évaluer les relations entre la dégradation des thermokarsts et les impacts sur la qualité de l'eau. Un inventaire des perturbations du pergélisol pour la région de Johnson Point, à l'est de l'île Banks, a été produit à partir des analyses d™images satellitaires SPOT 4 et 5. Au total, 197 glissements rétrogrades liés au dégel ont été identifiés et numérisés. Leurs tailles varient de 2600 à 885 500 m2 et la majorité des glissements sont situés à proximité de lacs et de ruisseaux. Les bassins versants ont été créés à partir des bases de données canadiennes CDED DEM et à l™aide du réseau de données sur les ruisseaux (RHN), à partir de l'extension Spatial Analyste d™ArcGIS. Des critères spécifiques ont été utilisés pour créer une hiérarchie de bassins versants imbriqués. Cette information contextuelle permet de déterminer: 1) si la densité relative de la perturbation est liée à la qualité de l'eau; 2) si la qualité de l'eau est davantage affectée par la taille de la perturbation ou par l'augmentation du nombre de perturbations; et 3) si la connectivité hydrologique et la distance entre une perturbation et un cours d'eau affectent la qualité de l'eau en aval. Ces résultats fourniront des renseignements appropriés pour les chercheurs, les communautés et les preneurs de décisions afin d™évaluer l'impact des perturbations du pergélisol sur les environnements d™eau de surface.

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