Le Twin Otter et le réchauffement de la planète dans le bassin du Mackenzie

Twin Otter du CNRC - Carte gracieuseté de l'Étude d'impact sur le bassin du Mackenzie (ÉIBM)

"C'est vraiment quelque chose à voir. Au-dessus du delta que nous survolons, on dirait une mosaïque de canaux et de petits ruisseaux. Le niveau de l'eau monte de 10 pieds au printemps, puis redescend. Le paysage change presque à chaque jour. " Ian MacPherson, de l'équipe de recherche en vol de l'IRA, décrit ce que c'est que de voler au-dessus du bassin du Mackenzie dans le Nord du Canada, à bord d'un Twin Otter spécialement équipé.

À partir d'Inuvik, une équipe de recherche de l'IRA, dirigée par Ian MacPherson (CNRC) et le professeur Peter Schuepp (Université McGill), va passer cinq semaines ce printemps et cet été à recueillir des données décrivant le mouvement vertical (flux) de la chaleur, de la vapeur d'eau et du CO2 à basse altitude. On veut ainsi aider les chercheurs à mieux comprendre les conséquences du réchauffement de la planète sur le sol, les plans d'eau et l'atmosphère du Nord canadien, dans le cadre d'une étude pluriannuelle appelée l'étude GEWEX du Mackenzie (MAGS). Le MAGS tente de modéliser les flux et les réservoirs qui régissent la circulation d'eau et d'énergie dans le système climatique du bassin du Mackenzie.

Le bassin du Mackenzie couvre environ 20 pour cent du bloc continental du Canada. C'est la région du Canada qui subit les effets les plus graves du réchauffement de la planète. Au cours des cent dernières années, les températures dans ce bassin ont augmenté d'un degré et demi, soit trois fois plus que la moyenne à l'échelle de la planète. Des températures plus élevées l'été et des précipitations changeantes sont déjà liées à des niveaux d'eau inférieurs dans les rivières et les ruisseaux, à des feux de forêts de plus en plus importants et à des changements de cycle saisonnier dans la faune et la flore de cette région.

Le MAGS fait partie d'un projet plus important à l'échelle internationale, soit le GEWEX, l'Expérience mondiale pluriannuelle sur les cycles de l'énergie et de l'eau. Les expériences GEWEX aideront les chercheurs comprendre et à mieux prévoir à l'échelle de la planète les changements de climat, de température, de répartition de l'eau, d'humidité du sol et plus encore. L'accent est mis sur les grandes vallées fluviales, tels le Mississipi, l'Amazone, la région de la mer Baltique et les régions de mousson de l'Asie.

Les vols suivront deux types de parcours : des passes droites en région de 20 à 100 km et un quadrillage composé de neuf parcours parallèles équidistants de 2 km et d'une longueur de 16 km. Au sein de la grille se trouve une tour au sol, exploitée par l'Institut de recherche sur les eaux d'Environnement Canada, qui mesure les mêmes flux que l'avion tout en recueillant de l'information sur des facteurs tels la température de l'air, l'humidité, la pression atmosphérique, la vitesse et la direction du vent, les précipitations, l'accumulation de neige et la température du sol.

Le projet est une initiative conjointe à laquelle participent la section recherches d'Agriculture Canada et le Service de l'environnement atmosphérique d'Environnement Canada grâce au financement du CRSNG (Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada). La NASA finance aussi partiellement le projet.

Le professeur Schuepp explique l'importance de cette série de vols. " Nous sommes actuellement dans l'année d'étude la plus intensive, appelée l'année de l'eau, qui dure d'octobre 1998 jusqu'à octobre 1999. Il y a trois semaines pour les vols, soit du 20 mai au 12 juin, suivies de deux autres, du 5 au 16 juillet. Nous pouvons alors observer certaines variations saisonnières dans la région. Il y a une augmentation critique de chaleur latente autour de la fin mai et jusqu'au début de juin, puis elle chute pour augmenter de nouveau. Nous planifions nos vols de manière à modéliser plus précisément cette variation. "

Le professeur Schuepp s'intéresse plus particulièrement aux surfaces hétérogènes, soit comment les flux changent selon différents types de végétation. " Lorsque nous prenons des mesures en vol, même à une altitude d'à peine 100 pieds, les mesures de flux correspondent à une région pouvant atteindre 1 km. C'est ce qui rend la grille si importante; elle nous donne une image dont nous pouvons assurer la corrélation avec le relief terrestre se trouvant au-dessous."

Ian MacPherson souligne que l'équipe du CNRC et son matériel apportent des capacités uniques à l'entreprise. " Nous pouvons mettre rapidement fin à la cueillette des données. Nous obtenons les flux habituellement une couple d'heures après nous être posés. Tout le traitement des données a été élaboré ici, et la base de données tient dans un ordinateur personnel. Elle permet de tracer des diagrammes évoluant avec le temps, des trajectoires de vol, des données sonores, etc., et elle les intègre pour calculer des flux."

"C'est la première fois que nous allons faire fonctionner le groupe d'affichage en temps réel à bord, ce qui permettra au chercheur d'observer les données à mesure qu'elles sont enregistrées. Il peut alors faire des corrélations, des tracés analogiques en temps réel, juste ici. Voici une manoeuvre importante pendant le sondage : monter au-dessus d'une seule zone, en spirale, jusqu'à la partie supérieure de la couche de mélange. Comme la croissance de la couche de mélange est liée à la chaleur réfléchie par la terre, vous pouvez alors établir le profil de l'atmosphère. À cette période de l'année, aussi loin au Nord, nous observerons ce réchauffement presque 24 heures par jour selon un angle oblique."

Selon Ian MacPherson, l'an prochaine, le CNRC prévoit installer un radiomètre hyperfréquences sur le Twin Otter pour des projets du Service de l'environnement atmosphérique. "L'avion du CNRC prendra des mesures sur deux fréquences (1,4 et 6 gigahertz) afin de vérifier au sol les mesures prises par les satellites. La télédétection de l'humidité du sol deviendra de plus en plus importante pour comprendre le climat de la planète. Ce n'est qu'un moyen de plus que nous pouvons utiliser pour arriver à cette fin."