Connections between river runoff and limnological conditions in adjacent High Arctic lakes : Cape Bounty, Melville Island, Nunavut

摘要

Hydrological and hydrochemical monitoring of paired watersheds in the High Arctic was conducted in 2003-04 to investigate the influence of seasonal runoff on lake water chemistry and productivity. Despite similar limnological conditions overall between the two lakes, marked differences in aquatic productivity were attributed to watershed and basin morphology and the resultant influences on lake ice deterioration and growing season length. A switch from allochthonous to autochthonous sources of carbon late in the season reflected the simultaneous decline in river runoff and increase in aquatic productivity as the growing season progressed. However, low air temperatures and protracted snowmelt and ponding in the deeply incised channel of one river in 2003 led to greater solute accumulation in runoff that was discernable in hydrochemical profiles of that lake, even though runoff was greater in 2004. Notwithstanding, calculated nutrient fluxes were greater during the higher-flow year (2004), but mixing was impeded by underflow conditions in the lakes. Despite these differences, connections between river and lake water chemistry appeared weak even with marked seasonal changes in the volume of runoff. Our results highlight the interconnection between site-specific features and hydroclimatic factors like snowmelt and lake ice conditions in influencing limnological conditions and suggest that similar systems may respond differently to the same hydroclimatic conditions. La surveillance hydrologique et hydrochimique de bassins versants jumelés de l'Extrême-Arctique a été effectuée en 2003 et 2004 dans le but de mieux conna?tre l'influence du ruissellement saisonnier sur la chimie et la productivité des eaux lacustres. Malgré des conditions limnologiques généralement similaires entre les deux lacs, les différences marquées en matière de productivité aquatique étaient attribuables à la morphologie du bassin versant et du bassin de réception de même qu'aux influences résultantes sur la détérioration de la glace lacustre et la longueur de la saison qui se prolonge sans cesse. La commutation de sources de carbone allochtones à des sources de carbone autochtones vers la fin de la saison reflète le déclin simultané du ruissellement des rivières et l'augmentation de la productivité aquatique au fur et à mesure que la saison de croissance avan?ait. Toutefois, les basses températures de l'air ainsi que la fonte des neiges prolongée et l'engorgement dans l'un des chenaux profondément incisé d'une rivière en 2003 se sont traduits par une plus grande accumulation de soluté dans le ruissellement que ce que l'on pouvait discerner dans les profils hydrochimiques de ce lac et ce, même si le ruissellement était plus important en 2004. Néanmoins, les flux de nutriments calculés étaient plus élevés au cours de l'année ayant enregistré un plus grand débit (2004), mais le mélange était gêné par les conditions caractérisant le courant de fond des lacs. Malgré ces différences, les connexions entre la chimie de l'eau des rivières et des lacs semblait faible même en présence de changements saisonniers marqués sur le plan du volume du ruissellement. Nos résultats mettent en évidence l'interconnexion qui existe entre les caractéristiques spécifiques aux emplacements et les facteurs hydroclimatiques comme la fonte des neiges et les conditions de la glace lacustre pour influencer les conditions limnologiques, et laissent entendre que des systèmes semblables peuvent réagir différemment aux mêmes conditions hydroclimatiques