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Temperatures are rising at disproportionally high rates in Arctic regions. This accelerated warming is rapidly altering the water, carbon and energy cycles in these regions. Permafrost soils that represent 25% of northern hemisphere lands are estimated to store up to 1,600 billion tons of soil carbon (carbon dioxide, CO2 and methane, CH4), representing roughly twice the amount of carbon currently stored in the atmosphere. In addition, growing evidence suggests that Arctic soils may also be relevant sources of nitrous oxide (N2O). The potential to emit enormous quantities of GHG (CO2, CH4, N2O) from the Arctic could play a central role in the climate system and further accelerating warming in Arctic regions, negatively impacting transport, food security and well-being of Inuit community. Warming soils have promoted permafrost degradation and active layer deepening, enhancing the mobilization and potential transfer of soil GHG to the atmosphere. However, large uncertainties are related to the GHG budget in Arctic regions. The amount of CO2 released during winter periods varies spatially depending on vegetation type and non-frozen soil moisture, while deeper and more insulating snow cover has been linked to warmer soil temperatures producing larger CO2 fluxes. These complex snow/vegetation /soil temperature interactions could also affect CH4 and N2O emissions mostly in shoulder seasons, where soil temperatures remain close to zero for a prolonged time. Considering the importance of Arctic winter GHG emissions, there is an urgent need to develop capabilities to measure continuously in-situ winter-long GHG emissions along with the key driving variables (soil moisture/temperature, soil type and characteristics, vegetation, and snow characteristic) and use these to develop mechanistic process-based models. The goal of this project is to improve our predictive understanding of winter GHG emissions by 1) monitoring winter-long GHG fluxes over four Canadian Arctic experimental sites, and 2) improve CLASSIC's capacity to simulate these fluxes. 1. Characterize spatial and temporal winter season GHG fluxes in four Canadian Arctic environments: We will monitor Arctic winter GHG fluxes (CO2, CH4,and N2O) using the snow gradient method at four Arctic locations and deployed winter soil respiration monitoring systems (Forced Diffusion technology sensors [eosFD, Eosense Inc., Dartmouth, NS]37, with spatially distributed measurements of soil moisture and temperature. Comprehensive snow, vegetation and soil characteristics measurements will be taken to improve understanding of the factors affecting GHG fluxes in Arctic winter environments.2. Improve snow and winter GHG fluxes simulation in CLASSIC: We will use measurements from Objective 1 to improve simulations of GHG fluxes in CLASSIC. CLASSIC snowpack and soil temperature simulations will be improved by developing a 2-layer tundra snowpack module and improving the characterization of winter soil thermal and moisture conditions. Les températures augmentent à des rythmes disproportionnés dans les régions arctiques. Ce réchauffement accéléré modifie rapidement les cycles de l'eau, du carbone et de l'énergie dans ces régions. On estime que les sols de pergélisol, qui représentent 25 % des terres de l'hémisphère nord, stockent jusqu'à 1 600 milliards de tonnes de carbone (dioxyde de carbone, CO2 et méthane, CH4), soit environ deux fois la quantité de carbone actuellement stockée dans l'atmosphère. En outre, de plus en plus de preuves suggèrent que les sols arctiques pourraient également être des sources pertinentes d'oxyde nitreux (N2O). Le potentiel d'émission d'énormes quantités de GES (CO2, CH4, N2O) de l'Arctique pourrait jouer un rôle central dans le système climatique et accélérer encore le réchauffement dans les régions Arctiques, ayant un impact négatif sur les transports, la sécurité alimentaire et le bien-être de la communauté inuite. Le réchauffement des sols a favorisé la dégradation du pergélisol et l'approfondissement de la couche active, améliorant ainsi la mobilisation et le transfert potentiel des GES du sol vers l'atmosphère. Cependant, de grandes incertitudes sont liées au bilan des GES dans les régions Arctiques. La quantité de CO2 libérée pendant les périodes hivernales varie spatialement en fonction du type de végétation et de l'humidité du sol non gelé, tandis qu'une couverture neigeuse plus profonde et plus isolante a été associée à des températures du sol plus chaudes produisant des flux de CO2 plus importants. Ces interactions complexes neige / végétation / température du sol pourraient également affecter les émissions de CH4 et de N2O, principalement pendant le début et la fin de l'hiver, où les températures du sol restent proches de zéro pendant une période prolongée. L'objectif de ce projet est d'améliorer notre compréhension prédictive des émissions hivernales de GES en 1) surveillant les flux de GES tout au long de l'hiver sur quatre sites expérimentaux de l'Arctique canadien, et 2) en améliorant la capacité de CLASSIC à simuler ces flux.1. Caractériser les flux spatiaux et temporels de GES en saison hivernale sur quatre environnements de l'Arctique canadien : Nous mesurerons les flux de GES hivernaux de l'Arctique (CO2, CH4 et N2O) à l'aide de la méthode du gradient de neige et des systèmes de suivi de la respiration dus sol à quatre sites dans l'Arctique Canadien. Des mesures complètes des caractéristiques de la neige, de la végétation et du sol seront prises pour améliorer la compréhension des facteurs affectant les flux de GES dans les environnements hivernaux de l'Arctique.2. Améliorer la simulation des flux de GES hivernaux dans CLASSIC : Nous utiliserons les mesures de l'Objectif 1 pour améliorer les simulations des flux de GES dans CLASSIC. Les simulations CLASSIC du manteau neigeux et de la température du sol seront améliorées en développant un module de manteau neigeux à 2 couches et en améliorant la caractérisation des conditions thermiques et hydriques du sol en hiver.