Funded MSc and PhD positions at University of Montreal

Website University of Montreal, Université de Sherbrooke and Université Laval

Departments of Geography and Chemistry, Department of Applied Geomatics and (Department of Civil and Water Engineering

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3 Phd and 2 MSc funded positions on Mineral Dust and Climate Change at High Latitudes

The Université de Montréal (Departments of Geography and Chemistry), the Université de Sherbrooke (Department of Applied Geomatics), and the Université Laval (Department of Civil and Water Engineering) jointly offer a total of three PhD and two MSc positions in a fully funded project centred around the emissions of mineral dust from mountainous terrain led by James King at UdeM (https://draeolus.com/).

The overarching goal of the project is to investigate the influence of mineral dust emitted from within mountainous regions on surrounding ecosystems through a series of projects that culminate in providing results to better understand the ecological impacts and radiative impacts of mineral dust, as well as to increase the current capacity to model the changes in landscape and emissions under future climate change scenarios.

Field campaigns will be conducted within the Ä’äy Chù (Slims River) Valley, which flows into Łù’àn Mân (Kluane Lake), in southwestern Yukon in the summer of 2020 and 2021. The Ä’äy Chù is a proglacial river supplied by the summer melt of the Kaskawulsh Glacier, part of the St. Elias Mountain Glacier system. This region has been substantially altered within the last 300 years by natural changes and anthropogenic climatic changes. Recent glacier retreat has led to a change in its drainage direction (river capture), diverting it towards the Gulf of Alaska and reducing the lake level, resulting in the rapid exposure of deltaic sediments and extended periods of dust emissions. This recent history and potential further environmental changes to come, makes the region an excellent natural laboratory for investigating the impact of dust storms under past and future climates.

Studying in Quebec and specifically Montréal has many financial, academic, and cultural advantages including: A unique cultural comprehension of science being at a Francophone institution; Université de Montréal is ranked among the top three francophone universities in the world and among Canada’s top three research universities; Montréal was recently named world’s best student city, due in part to relatively low costs of living; And thanks to a historically strong student movement, tuition fees for students are substantially lower than other Canadian Universities ($2,900 vs the Canadian average of $6700; with non-resident tuition parity waivers). All funded positions are to be applied for through the respective contact given below in the form of a letter of motivation (1-2 page), a curriculum vitae, unofficial transcripts, and contact information for two references. Deadline for applications is March 31.

PhD projects:

Dust emission and wind climatology (King (UdeM) & Nadeau (Laval))
Understanding mountain wind mechanisms is essential to anticipate major dust emission episodes in the Slims River Valley. Mountain winds are either thermally driven, that is they are produced by temperature differences within the mountains, or they are dynamically-forced due to the large-scale synoptic pressure gradients. One of the objectives of this thesis will be to better understand how upper-level forcing and thermally-driven circulations behave to drive dust emissions and how these events affect dust emission mechanics. An approach will include field campaigns with micrometeorology and aerosol monitoring, exploration of re-analysis data, and modelling of combined processes to inform high-latitude dust processes. Questions related to this project should be directed to James King (js.king@umontreal.ca).

Remote sensing of mineral aerosols (O’Neill (Sherbrooke))
A key component of the project will be to employ (i) temporal, ground-based remote sensing retrievals from AERONET (both high frequency, extinction-based products at the event level and weekly to monthly averages of lower frequency extinction & sky radiance inversions), and (ii) satellite-based radiance images and AOD (aerosol optical depth) spatial retrievals to arrive at a robust characterization of spatio-temporal dust columnar properties that can be compared with model simulations at the event (diurnal to multi-day) level and climatological-scale (weekly- to monthly-binned) levels. Questions related to this project should be directed to Norm O’Neill (Norman.T.ONeill@USherbrooke.ca)

Assessment of the role of dust in past and modern ecosystems (Talbot (UdeM))
Dust can be enriched in elements critical to ecosystem productivity such as nitrogen and phosphorus. In the context of a recent increase in dust emission and deposition in and around the pro-glacier valley/lake system, a Ph.D. project will aim to elucidate the impact of past and present dust deposition on the structure and functions of terrestrial and freshwater ecosystems. This will be done using a mix of paleoecological reconstructions, remote sensing, and field-based approaches. Questions related to this project should be directed to Julie Talbot (j.talbot@umontreal.ca).

MSc projects:

Physico-chemical characterization of high latitude dust (Hayes (UdeM))
The student will carry out research to characterize the chemical and microphysical properties of the emitted mineral dust aerosols. These measurements will then be used to understand the impacts of dust storms on air quality as well as on ecosystems in this region. The student will also assist with developing quantitative models of dust optical properties needed for improving predictions of direct climate forcing and for evaluating remote sensing of aerosols. Measurement methods utilized to analyze field samples will include ICP-MS, ICP-AES, XRD as well as arsenic speciation by liquid chromatography. Questions related to this project should be directed to Patrick Hayes (patrick.hayes@umontreal.ca).

Impact of climate change on traditional subsistence activities (Herrmann (UdeM))
For the Kluane First Nation, local weather and ecological conditions plays a key role in traditional subsistence activities (fishing, hunting, trapping gathering). There is rising concern among the Kluane First Nation about dust emissions as they pose challenges to their livelihood, health and culture. The student will work with the local community and document local observations of changes in weather / wind conditions and related dust emissions and their impacts on traditional food resources (contaminants in country food, etc.) and land-based activities. Methods includes Indigenous methodologies, interviews, and participatory mapping. Questions related to this project should be directed to Thora Herrmann (thora.martina.herrmann@umontreal.ca).


3 doctorats et 2 maîtrises pour un projet entièrement financé sur la poussière minérale et les changements climatiques dans les hautes latitudes

L’Université de Montréal (départements de géographie et de chimie), l’Université de Sherbrooke (département de géomatique appliquée) et l’Université Laval (département de génie civil et de génie des eaux) offrent conjointement un total de trois postes de doctorat et deux de maîtrise dans une projet entièrement financé dirigé par James King (https://draeolus.com/), centré sur les processus d’émissions de poussières minérales en terrain montagneux et les impacts de ces émissions.

L’objectif principal du projet est d’étudier l’influence des poussières minérales émises par les régions montagneuses sur les écosystèmes environnants à travers une série de projets qui permettront de mieux comprendre les impacts écologiques et radiatifs des poussières minérales, ainsi que d’augmenter la capacité actuelle de modéliser les modifications du paysage et des émissions dans le contexte de futurs scénarios de changement climatique.

Des campagnes sur le terrain seront menées dans la vallée d’Ä’äy Chù (rivière Slims), qui se jette dans Łù’àn Mân (lac Kluane), dans le sud-ouest du Yukon, à l’été 2020 et 2021. L’Ä’äy Chù est une rivière proglaciale alimentée lors de la fonte estivale du glacier Kaskawulsh, qui fait partie du réseau de glaciers de la chaîne Saint-Élie. Cette région a été considérablement modifiée au cours des 300 dernières années par les changements naturels et les changements climatiques anthropiques. Le récent retrait des glaciers a modifié la direction d’écoulement de la rivière (capture de la rivière); la faisant dévier vers le golfe d’Alaska et réduisant le niveau d’eau du lac, ce qui entraine une exposition rapide des sédiments deltaïques et des périodes prolongées d’émission de poussière. Cette histoire récente et les futurs changements environnementaux à venir font de la région un excellent laboratoire naturel pour étudier l’impact des tempêtes de poussière sur les climats passés et futurs.

Étudier au Québec et plus particulièrement à Montréal présente de nombreux avantages financiers, académiques et culturels. L’Université de Montréal figure parmi les trois meilleures universités francophones au monde et parmi les trois meilleures universités de recherche au Canada. De plus, Montréal a récemment été nommée meilleure ville étudiante au monde, en partie en raison de son coût de la vie relativement bas. Enfin, grâce à un mouvement étudiant historiquement fort, les frais de scolarité des étudiants sont nettement inférieurs au Québec à ceux des autres universités canadiennes (2 900 $ par rapport à la moyenne canadienne de 6 700 $; avec les dispenses de parité des frais de scolarité des non-résidents).

La sollicitation des postes suivants doit inclure une lettre de motivation (1 à 2 pages), un curriculum vitae, les relevés de notes non officiels et les coordonnées de deux référents. La date limite de candidature est le 31 mars.

Projets de doctorat:

Climatologie du vent et des émissions de poussières (King (UdeM) & Nadeau (Laval))
Comprendre les mécanismes du vent de montagne est essentiel pour anticiper les épisodes majeurs d’émission de poussière dans le Ä’äy Chù. Les vents des montagnes sont soit thermiques, c’est-à-dire qu’ils sont produits par les différences de température dans les montagnes, soit forcés de manière dynamique en raison des gradients de pression synoptiques à grande échelle. L’un des objectifs de cette thèse sera de mieux comprendre le comportement de la circulation forcée dans la couche supérieure et de la circulation thermique pour générer les émissions de poussières, et la manière dont ces événements affectent la mécanique des émissions de poussières. Le projet comprendra des campagnes sur le terrain avec un suivi de la micrométéorologie et des aérosols, une exploration des données de réanalyse et une modélisation des processus combinés pour éclairer les processus de poussière en hautes latitudes. Les questions relatives à ce projet doivent être adressées à James King (js.king@umontreal.ca).

Télédétection des aérosols minéraux (O’Neill (Sherbrooke))
Un élément clé du projet consistera à utiliser (i) des récupérations temporelles de télédétection au sol d’AERONET (produits à haute fréquence et extinction au niveau de l’événement et moyennes hebdomadaires à mensuelles d’inversions de la fréquence et du rayonnement du ciel), et (ii) des images de radiance par satellite et des extractions spatiales AOD (profondeur optique d’aérosol) pour parvenir à une caractérisation robuste des propriétés spatiotemporelles de colonnes de poussières pouvant être comparées aux simulations de modèle au niveau de l’événement (de jour à plusieurs jours), et des niveaux d’échelle climatologique (hebdomadaires à mensuels). Les questions relatives à ce projet doivent être adressées à Norm O’Neill (Norman.T.ONeill@USherbrooke.ca).

Évaluation du rôle de la poussière dans les écosystèmes passés et modernes (Talbot (UdeM))
La poussière peut être enrichie en éléments essentiels à la productivité des écosystèmes, tels que l’azote et le phosphore. Dans le contexte d’une augmentation récente des émissions de poussières et des dépôts dans et autour du système de lac/vallée glaciaire, un projet de doctorat visera à élucider l’impact des dépôts de poussière passés et présents sur la structure et les fonctions des écosystèmes terrestres et d’eau douce. Cela se fera à l’aide d’un mélange de reconstructions paléoécologiques, de télédétection et d’approches de terrain. Les questions relatives à ce projet doivent être adressées à Julie Talbot (j.talbot@umontreal.ca).

Projets de maîtrise:

Caractérisation physico-chimique des poussières de haute latitude (Hayes (UdeM))
L’étudiant.e effectuera des recherches pour caractériser les propriétés chimiques et microphysiques des aérosols de poussières minérales émises. Ces mesures seront ensuite utilisées pour comprendre les impacts des tempêtes de poussière sur la qualité de l’air ainsi que sur les écosystèmes de cette région. L’étudiant.e participera également à l’élaboration de modèles quantitatifs des propriétés optiques de la poussière. Ces modèles sont nécessaires à l’amélioration des prévisions de forçage climatique direct et à l’évaluation de la télédétection des aérosols. Les méthodes de mesure utilisées pour analyser les échantillons de terrain incluront l’ICP-MS, l’ICP-AES, la DRX ainsi que la spéciation de l’arsenic par chromatographie en phase liquide. Les questions relatives à ce projet doivent être adressées à Patrick Hayes (patrick.hayes@umontreal.ca).

Impact du changement climatique sur les activités de subsistance traditionnelles (Herrmann (UdeM))
Pour la Première Nation de Kluane, les conditions météorologiques et écologiques locales jouent un rôle clé dans les activités de subsistance traditionnelles (pêche, chasse, trappe, cueillette). La Première Nation de Kluane est de plus en plus préoccupée par les émissions de poussières, qui constituent un défi pour ses moyens de subsistance, sa santé et sa culture. L’étudiant.e travaillera avec la communauté locale pour documenter et analyser les observations locales des changements de conditions météorologiques / de vent, des émissions de poussières associées et leurs impacts sur les ressources alimentaires traditionnelles (contaminants dans les aliments traditionnels, etc.) et les activités liées aux territoires. Les méthodes comprennent les méthodologies autochtones, les entretiens et la cartographie participative. Les questions relatives à ce projet doivent être adressées à Thora Herrmann (thora.martina.herrmann@umontreal.ca).