Recherche et projets de POLAIRE

Depuis près d’un siècle, les lancements synchronisés de ballons-sondes météorologiques sont utilisés pour les prévisions météorologiques et la recherche environnementale. Chaque jour, deux fois par jour, des météorologues d’environ 1300 endroits dans le monde lancent simultanément des ballons-sondes.

Au Canada, Environnement et Changement climatique Canada (ECCC) lance des ballons-sondes à partir de 30 sites partout au pays, y compris de Cambridge Bay. Chaque ballon-sonde est équipé d’un appareil appelé radiosonde, qui mesure la pression atmosphérique, la température, l’humidité ainsi que la vitesse et la direction du vent. Les ballons peuvent atteindre une altitude allant jusqu’à 35 km avant d’éclater!

Jusqu’à récemment, les ballons du site de Cambridge Bay étaient remplis et lancés manuellement, mais, en novembre 2024, ECCC a installé un système de lancement automatisé de radiosondes (SLAR) pour automatiser les lancements de ballons. L’hydrogène est produit et stocké sur place pour remplir les ballons, puis ces derniers sont lancés au moyen du SLAR aux heures de lancement, deux fois par jour. Cambridge Bay compte l’une des 13 stations de lancement automatisé au Canada, une des premières stations de lancement automatisé dans les régions éloignées de l’Arctique au monde.

Les techniciens de POLAIRE à la SCREA assurent l’entretien continu du site pour aider ECCC à faire fonctionner le système, contribuant ainsi à la surveillance de la haute atmosphère dans le Nord.

La radioactivité fait partie de l’environnement du Canada. Depuis 1959, Santé Canada surveille régulièrement la radioactivité dans l’air et les dépôts dans l’environnement au moyen du Réseau canadien de surveillance radiologique. Il y a actuellement 28 stations de surveillance dans tout le pays, dont un à la SCREA.

La station de surveillance prend des échantillons des niveaux de rayonnement dans les particules en suspension dans l’air, les précipitations et le rayonnement gamma externe, et elle peut détecter les sources de rayonnement naturelles et anthropiques. Les données de la station sont régulièrement mises à jour et rendues publiques sur le Portail du gouvernement ouvert.

Les techniciens de POLAIRE prélèvent des échantillons d’air, de précipitations et de rayonnement gamma externe à la station de la SCREA et effectuent un étalonnage annuel du débit d’air. Ils entretiennent et réparent l’équipement d’échantillonnage et en assurent le dépannage, au besoin.

Les données de la station contribuent au Programme de surveillance du rayonnement du Canada, qui aide à fournir une base de référence pour l’évaluation des risques radiologiques et permet de détecter rapidement les événements nucléaires.

L’énergie solaire est prometteuse en tant que source d’énergie renouvelable dans l’Arctique; or, il existe très peu d’ensembles de données de haute qualité pour les systèmes d’énergie solaire installés au sol dans l’Arctique en raison des conditions environnementales difficiles. Pour combler cette lacune, POLAIRE et CanmetÉNERGIE travaillent à la mise en place d’une station de surveillance des ressources solaires. Ces travaux complètent des efforts de recherche plus vastes, notamment le programme Intégration avancée des énergies renouvelables et de stockage de l'énergie-Nord de CanmetÉNERGIE Ottawa, qui appuie l’innovation énergétique dans les communautés nordiques et éloignées.

La station mesurera un ensemble complet de variables météorologiques, notamment la température, l’humidité, la pression atmosphérique, l’épaisseur de la neige, les précipitations et différents types d’irradiation solaire, ou la quantité de lumière solaire qui atteint une surface.

Les données fourniront des renseignements sur la variabilité solaire et seront utilisées pour calibrer et améliorer les grands modèles météorologiques pour les régions polaires. Les données peuvent également appuyer l’avancement et l’adoption de l’énergie solaire dans les communautés du Nord.

Les leçons tirées de la conception et de l’exploitation de la station contribueront également à la conception de futures stations météorologiques en climat froid et à la réalisation d’expériences météorologiques, tout en favorisant l’élaboration de pratiques exemplaires pour la collecte de données fiables sur l’énergie solaire dans l’Arctique.

Les régions arctiques du Canada subissent les changements climatiques à un rythme parmi les plus rapides au monde. L’Observatoire multidisciplinaire pour le suivi du changement climatique et des événements extrêmes en Arctique (OMCCA) met en place une infrastructure scientifique permanente à la SCREA pour permettre une surveillance continue à long terme des changements climatiques dans l’Arctique.

L’OMCCA est une collaboration pluri-institutionnelle unique en son genre entre l’Université de Sherbrooke, l’Université de Toronto, l’Université de Montréal, l’Université Western Ontario et POLAIRE. Les résultats feront progresser la modélisation climatique dans l’Arctique et permettront au Canada de mieux comprendre les effets des changements climatiques dans un environnement pour lequel les données sont rares.

POLAIRE fournit un soutien financier et en nature à l’OMCCA, ainsi que pour l’entretien, l’étalonnage et le dépannage de l’équipement à la SCREA.

Apprenez-en davantage sur l’OMCCA

Des chercheurs de l’Université Carleton mettent au point un nouveau système de stockage d’énergie thermique par adsorption solaire comme solution potentielle de chauffage à faibles émissions de carbone pour les bâtiments des communautés nordiques.

Le système utilise des réactions d’adsorption réversibles pour emmagasiner et libérer de la chaleur d’une saison à l’autre. Le procédé consiste à rompre puis à reformer de faibles liaisons chimiques entre deux matériaux différents : un adsorbant (généralement une substance pulvérulente) et un adsorbat liquide (habituellement de l’eau). En été, l’énergie solaire est utilisée pour séparer les deux matériaux, et, en hiver, ils sont recombinés pour libérer de la chaleur.

Un prototype de ce système sera construit et mis à l’essai sur le terrain à Cambridge Bay, et sa mise en service à la SCREA étant prévue pour la fin de 2027. POLAIRE fournira un soutien technique pour la mise en service et l’exploitation du système pendant une période pilote de deux ans, y compris l’entretien, le dépannage de l’équipement et la collecte de données.

Pour en savoir plus sur le projet : Solar-Powered Heating Tech Holds Promise for Northern Communities (la technologie de chauffage à énergie solaire est prometteuse pour les communautés du Nord)

De nombreux oiseaux de l’Arctique sont des espèces migratrices, ce qui signifie qu’ils parcourent de longues distances chaque année dans de vastes régions éloignées. Une meilleure compréhension de l’endroit et du moment où ces espèces se déplacent peut aider à éclairer la recherche sur l’écologie de la faune et les efforts de conservation.

C’est pourquoi POLAIRE s’est associé à Environnement et Changement climatique Canada et à Oiseaux Canada pour installer une tour de surveillance de la faune Motus à la SCREA. Motus est un réseau de recherche international qui utilise la radiotélémétrie automatisée – une technologie qui détecte et enregistre les signaux radio – pour suivre les mouvements et le comportement des petits animaux volants, comme les oiseaux, les chauves-souris et les insectes.

Les stations Motus se composent d’un récepteur radio, d’antennes, d’une structure de montage et d’un bloc d’alimentation. Les antennes peuvent détecter les oiseaux bagués jusqu’à 20 km de distance! À la SCREA, les techniciens de POLAIRE mettent en service et hors service l’équipement de surveillance de la station chaque saison, en plus de recueillir des données et de dépanner l’équipement au besoin. Les données de chaque station sont téléchargées dans une base de données centralisée et serviront dans des initiatives de recherche, d’éducation et de conservation : https://motus.org/dashboard/.

L’information recueillie par l’entremise du réseau Motus donne un aperçu de la dynamique des écosystèmes, y compris les voies migratoires, les haltes migratoires cruciales et l’utilisation des habitats de nidification et d’hivernage.

Cambridge Bay, comme bien d’autres communautés de l’Arctique, dispose d’un étang d’épuration. Les eaux usées sont collectées par des camions de vidage de fosses septiques, puis rejetées dans un étang d’épuration. Bien qu’ils soient économiques et nécessitent peu d’entretien, les étangs d’épuration posent des problèmes dans les communautés du Nord. Les étangs en Arctique sont gelés pendant une grande partie de l’année, ce qui signifie que les bactéries sont moins en mesure de décomposer la matière organique, ce qui augmente le risque de pollution dans les environnements environnants et les chaînes alimentaires.

Le Conseil national de recherches du Canada et Elkan Environmental Engineering ont collaboré avec POLAIRE pour mettre au point le réacteur de traitement anaérobie bioélectrochimique des eaux usées (BeAST) – une technologie novatrice de traitement des eaux usées qui permet de relever les défis uniques liés au traitement des eaux usées dans les communautés éloignées de l’Arctique.

En 2020, un réacteur BeAST pilote de 30 litres a été mis à l’essai avec succès à la SCREA. À la fin de 2023, POLAIRE a commencé à mettre à l’essai un BeAST plus grand de 300 litres installé dans la salle mécanique de l’un des immeubles à trois logements de la SCREA. Les techniciens de POLAIRE ont assuré l’entretien et le fonctionnement du réacteur pendant la période pilote de six mois, et ils ont prélevé des échantillons hebdomadaires pour analyser l’efficacité de la décomposition de la matière organique par BeAST. À la fin du projet en juin 2024, le réacteur a été mis hors service.

Bien qu’elle n’ait pas été testée au cours de cet essai, la technologie BeAST a également le potentiel de produire du biogaz qui pourrait être utilisé comme source d’énergie. À l’avenir, des technologies telles que BeAST pourraient servir de solution de prétraitement pour réduire l’effet environnemental des étangs d’épuration de l’Arctique.

Dans les communautés nordiques, où les longs hivers et le sol gelé arrêtent les processus naturels de décomposition, les restes de nourriture n’ont nulle part où aller. Bien que le compostage soit maintenant courant dans une grande partie du sud du Canada, les restes de nourriture à Cambridge Bay finissent souvent dans les sites d’enfouissement.

En collaboration avec le Conseil national de recherches du Canada, POLAIRE a exploré comment les déchets organiques quotidiens, comme les restes de nourriture domestique, peuvent être transformés en une source d’énergie propre et locale pour les communautés de l’Arctique. Dans le cadre du projet, on a utilisé un processus appelé digestion anaérobie, où les micro-organismes décomposent les déchets organiques pour créer du biogaz, un carburant renouvelable qui peut aider à réduire les émissions de gaz à effet de serre, à réduire la dépendance au carburant diesel importé et à améliorer la gestion des déchets dans le Nord.

Au cours des quatre années d’essais à Ottawa et dans la SCREA, l’équipe a mis au point un système compact et efficace pour convertir rapidement les déchets alimentaires en biogaz qui est bien adapté aux conditions arctiques. En 2024, un digesteur anaérobie de 20 litres a été installé à la SCREA. Au cours d’une période d’essai de six mois, le digesteur a réussi à produire jusqu’à 65 litres de biogaz par jour à partir de diverses sources de déchets organiques à Cambridge Bay, y compris à partir de déchets d’épicerie, de restaurant, d’usine de transformation du poisson et de déchets alimentaires résidentiels.

Le projet met en évidence une voie viable vers des systèmes énergétiques plus propres et plus autonomes pour le Nord du Canada. Les résultats ont été publiés dans l’Arctic Science Journal en octobre 2025.

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Lire l’article scientifique (en anglais seulement).