Étudier l'atmosphère et la surface de la Terre grâce aux données satellitaires

Évaluation de la combustion de la biomasse et des agents de forçage climatique à courte durée de vie dans les modèles atmosphériques canadiens grâce aux satellites et aux actifs au sol du Canada

La future politique environnementale nécessite des modèles atmosphériques améliorés, étayés par des données expérimentales. Ce projet intégrera des ensembles de données canadiennes provenant du satellite SCISAT et de l'instrument MOPITT embarqué sur le satellite Terra pour faire progresser les modèles climatiques et de la qualité de l'air d'Environnement et Changement climatique Canada, en vue de comprendre la répartition des polluants atmosphériques provenant des feux de forêt et des gaz à effet de serre. Ce projet pourrait contribuer à améliorer les prévisions de la qualité de l'air fondées sur les émissions polluantes.

Équipe de recherche

• Kaley A. Walker, Ph. D., Université de Toronto (chercheuse principale)
• Diane Pendlebury, Ph. D., Environnement et Changement climatique Canada (ECCC)
• David Plummer, Ph. D., ECCC
• Kimberly Strong, Ph. D., Université de Toronto
• Cynthia Whaley, Ph. D., ECCC

Aérosols, nuages et interaction aérosols-nuages au-dessus de l'Arctique : analyse par modélisation des aérosols et de l'interaction aérosols-nuages pour soutenir la prise de mesures par satellite et au sol

Comprendre l'incidence de minuscules particules en suspension (aérosols) sur le climat est particulièrement important au-dessus de l'Arctique, où les effets des changements climatiques se font vraiment sentir. Ce projet portera sur l'interaction entre les aérosols et les nuages au-dessus de l'Arctique, et combinera des modèles, des données provenant du satellite CloudSat, des mesures au sol prises par une série d'instruments du Laboratoire de recherche atmosphérique dans l'environnement polaire à Eureka (Nunavut) et d'autres mesures. Ces travaux de recherche pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre les aérosols et leurs tendances saisonnières à annuelles, qui influent sur les modèles climatiques.

Équipe de recherche

• Norm O'Neill, Ph. D., Université de Sherbrooke (chercheur principal)
• Jean-Pierre Blanchet, Ph. D., Université du Québec à Montréal (UQAM)
• Rachel Chang, Ph. D., Université Dalhousie
• Patrick Hayes, Ph. D., Université de Montréal
• Maud Leriche, Ph. D., UQAM

Évaluation des émissions provenant des feux de forêt et des milieux humides au Canada grâce à la télédétection par satellite

Les stratégies de réduction des émissions polluantes visent à la fois le monoxyde de carbone, qui nuit à la qualité de l'air, et le méthane, un puissant gaz à effet de serre. L'équipe de projet étudiera les émissions de monoxyde de carbone provenant des feux de forêt et les émissions de méthane résultant de l'activité humaine en utilisant les mesures prises par l'instrument canadien MOPITT et un modèle de la qualité de l'air d'ECCC. Les résultats pourraient contribuer à réduire l'incertitude entourant ces émissions de polluants et à améliorer les modèles numériques.

Équipe de recherche

• Debra Wunch, Ph. D., Université de Toronto (chercheuse principale)
• Dylan Jones, Ph. D., Université de Toronto

Température atmosphérique, humidité et nuages dans la haute troposphère et la basse stratosphère

D'environ 12 à 17 km d'altitude se trouvent la haute troposphère et la basse stratosphère. L'équipe de projet étudiera cette région afin de comprendre la répartition des nuages, de la vapeur d'eau et de la température et la façon dont ces éléments évoluent simultanément. Les chercheurs intégreront les données du satellite canadien SCISAT et celles du satellite CloudSat de la NASA au système de prévision numérique du temps d'ECCC, et compareront les résultats à d'autres ensembles de données satellitaires et aéroportées. Ces travaux devraient permettre d'améliorer les capacités de modélisation météorologique et climatique du Canada et contribuer à l'élaboration de futures missions satellitaires.

Équipe de recherche

• Yi Huang, Ph. D., Université McGill (chercheur principal)
• Man Kong (Peter) Yau, Ph. D., Université McGill
• Mark Buehner, Ph. D., ECCC
• Zhipeng Qu, Ph. D., ECCC
• Paul Vaillancourt, Ph. D., ECCC

Aérosols de poussière minérale dans le Nord canadien : sources et effets sur le climat et la qualité de l'air

L'équipe de projet étudiera les particules de poussière en suspension dans l'atmosphère au-dessus du Nord canadien ainsi que leurs sources d'émission. Les mesures prises dans l'espace, notamment par l'instrument canadien OSIRIS et le radar profileur de nuages du satellite CloudSat, combinées aux modèles d'ECCC, permettront de faire avancer ces travaux. Une meilleure compréhension de l'effet de ces particules de poussière devrait aider à quantifier le réchauffement ou le refroidissement de l'atmosphère, la formation des nuages et leurs caractéristiques ainsi que la qualité de l'air.

Équipe de recherche

• Aldona Wiacek, Ph. D., Université Saint Mary's (chercheuse principale)
• Patrick Hayes, Ph. D., Université de Montréal
• James King, Ph. D., Université de Montréal
• Adam Bourassa, Ph. D., Université de la Saskatchewan
• Knut von Salzen, Ph. D., ECCC

Contraintes théoriques et d'observation sur le forçage radiatif des aérosols stratosphériques

Le refroidissement ou le réchauffement de la stratosphère, qui se situe entre 10 et 50 km d'altitude, est un des phénomènes au cœur des changements climatiques. Le projet porte sur l'incidence qu'ont les particules en suspension de petite taille (aérosols) sur ce phénomène. Les caractéristiques des aérosols mesurées dans l'espace par les instruments canadiens OSIRIS (sur le satellite Odin) et MAESTRO (sur le satellite SCISAT) seront utilisées dans deux modèles canadiens. Les résultats pourraient améliorer notre compréhension des variations climatiques passées et aussi aider à mettre au point des modèles qui utilisent les propriétés des aérosols pour prédire les changements climatiques futurs.

Équipe de recherche

• Matthew Toohey, Ph. D., Université de la Saskatchewan (chercheur principal)
• Adam Bourassa, Ph. D., Université de la Saskatchewan
• Jason Cole, Ph. D., ECCC
• Christopher Sioris, Ph. D., ECCC
• Knut von Salzen, Ph. D., ECCC

Quantification des tendances dans les estimations descendantes des émissions de CO et de NO_x

De meilleures estimations des émissions de polluants sont essentielles pour évaluer l'efficacité des règlements en matière de pollution. Ce projet vise à mieux évaluer les émissions de monoxyde de carbone (CO) à l'échelle mondiale et d'oxydes d'azote (NO_x) en Amérique du Nord. Les chercheurs combineront des modèles avec les observations de nombreux capteurs spatiaux, comme les instruments canadiens MOPITT sur Terra, ACE-FTS sur SCISAT et OSIRIS sur Odin. Ces travaux de recherche pourraient aider à déterminer ce qui contribue à l'incertitude entourant les estimations des émissions.

Équipe de recherche

• Dylan Jones, Ph. D., Université de Toronto (chercheur principal)
• Adam Bourassa, Ph. D., Université de la Saskatchewan
• Daven Henze, Ph. D., Université du Colorado à Boulder
• Chris McLinden, Ph. D., ECCC
• Kazuyuki Miyazaki, Ph. D., Jet Propulsion Laboratory

Observations par satellite permettant de prédire les phénomènes météorologiques et climatiques extrêmes dans le Nord canadien

La hausse rapide des températures en Arctique augmente la fréquence de phénomènes extrêmes comme les tempêtes de neige, la fonte de la glace polaire et les feux de forêt, qui ont d'importantes répercussions sur les habitants et les écosystèmes du Nord canadien. Les chercheurs combineront les données de nombreux satellites, dont CloudSat, afin d'améliorer les systèmes actuels de prévisions météorologiques et le modèle du système terrestre d'ECCC. Ces travaux pourraient permettre de mieux comprendre et prédire les phénomènes extrêmes et leurs effets sur les régions terrestres voisines par l'entremise de la couverture de neige et des feux de forêt.

Équipe de recherche

• Christopher Fletcher, Ph. D., Université de Waterloo (chercheur principal)
• Paul Kushner, Ph. D., Université de Toronto
• Stephen Howell, Ph. D., ECCC
• Zen Mariani, Ph. D., ECCC
• Stéphane Laroche, Ph. D., ECCC

Comprendre les tendances de l'ozone de la basse stratosphère grâce aux données satellitaires et aux simulations de modèles

Ces travaux de recherche porteront sur l'état et les tendances de la couche d'ozone stratosphérique, qui se trouve entre 15 et 35 km d'altitude. Ils combineront les observations des instruments canadiens OSIRIS et ACE-FTS avec les simulations d'un modèle atmosphérique d'ECCC, et devraient aider à prédire le rétablissement de l'ozone dans la stratosphère.

Équipe de recherche

• Susann Tegtmeier, Ph. D., Université de la Saskatchewan (chercheuse principale)
• Doug A. Degenstein, Ph. D., Université de la Saskatchewan
• Kaley A. Walker, Ph. D., Université de Toronto
• David Plummer, Ph. D., ECCC
• James Anstey, Ph. D., ECCC

Analyse et modélisation des données de télédétection hyperfréquence pour la surveillance de l'humidité du sol et du cycle des cultures

L'équipe de projet étudiera les caractéristiques de la surface de la Terre comme l'humidité du sol, la teneur en matière sèche de la végétation (biomasse), la teneur en eau de la végétation et la rugosité de la surface. Les chercheurs utiliseront plusieurs satellites hyperfréquences du Canada comme SMOS, SMAP et la MCR. Les résultats permettront de mieux comprendre le lien entre la surface de la Terre et l'atmosphère, et contribueront à améliorer la surveillance des cultures et la gestion des ressources en eau.

Équipe de recherche

• Ramata Magagi, Ph. D., Université de Sherbrooke (chercheuse principale)
• Kalifa Goïta, Ph. D., Université de Sherbrooke
• Aaron Berg, Ph. D., Université de Guelph

Apport de la mission SWOT à l'amélioration des connaissances sur le bilan hydrique et la connectivité des lacs canadiens

Ce projet de recherche a pour but d'améliorer les connaissances sur le bilan hydrique, c'est-à-dire la somme de la perte et de l'apport en eau, et sur la connectivité des lacs canadiens à l'aide des données des satellites de la mission SWOT et de la MCR. Il vise ainsi à évaluer la valeur ajoutée de ces renseignements pour la modélisation numérique. Ce projet contribuera entre autres à mieux connaître le niveau des eaux et la superficie inondée autour des lacs canadiens.

Équipe de recherche

• Mélanie Trudel, Ph. D., Université de Sherbrooke (chercheuse principale)
• Pascale Biron, Ph. D., Université Concordia

Assimilation d'observations simulées et réelles du satellite SWOT dans l'Atlantique Nord-Ouest

Des prévisions précises des courants de l'Atlantique Nord-Ouest sont cruciales pour toutes sortes d'applications, comme les interventions d'urgence, la recherche et le sauvetage, et les transports. Ce projet combinera les mesures de la hauteur de la surface de la mer prises par le satellite SWOT et d'autres satellites avec un modèle de prévision d'ECCC. Il devrait permettre d'améliorer les prévisions et d'aider à rendre la variabilité des océans à petite échelle dans les modèles numériques.

Équipe de recherche

• William Perrie, Ph. D., Université Dalhousie (chercheur principal)
• Gregory Smith, Ph. D., ECCC
• Guoqiang Liu, Ph. D., Université Dalhousie
• Biao Zhang, Ph. D., Pêches et Océans Canada, Institut océanographique de Bedford

Modélisation dynamique des inondations dans les modèles régionaux du système terrestre guidée par les observations par satellite et l'apprentissage automatique

Les scientifiques mettront au point une nouvelle méthode pour modéliser les inondations dans un modèle d'ECCC en combinant les données recueillies par les satellites SMAP et SMOS et l'intelligence artificielle. Les résultats devraient aider à comprendre les caractéristiques des inondations et leurs répercussions sur le climat local et la région, et à élaborer des stratégies visant à s'adapter aux changements climatiques et à atténuer leurs effets.

Équipe de recherche

• Laxmi Sushama, Ph. D., Université McGill (chercheuse principale)
• Lijun Sun, Ph. D., Université McGill
• Stéphane Bélair, Ph. D., ECCC
• Muhammad Naveed Khaliq, Ph. D., Conseil national de recherches Canada

Amélioration de l'évaluation de la dynamique du carbone et des changements de la couverture terrestre au moyen d'ensembles de données satellitaires intégrés et de méthodes d'analyse

Des écosystèmes canadiens comme les forêts et les milieux humides stockent très efficacement le carbone de l'atmosphère. Les processus sous-jacents à ce phénomène ne sont toutefois pas bien étudiés dans les régions nordiques éloignées. Ce projet vise à concevoir un nouveau modèle pour les échanges de carbone à partir des données recueillies par les satellites SMAP et SMOS. Il pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre les processus d'échange du carbone et de l'humidité dans ces écosystèmes ainsi que l'incidence de l'expansion des écosystèmes vers le nord au fil du temps en raison du réchauffement climatique.

Équipe de recherche

• Nicholas Coops, Ph. D., Université de la Colombie-Britannique (chercheur principal)
• Michael Wulder, Ph. D., Service canadien des forêts (SCF) de Ressources naturelles Canada.
• Chris Derksen, Ph. D., ECCC

Améliorer les estimations de l'évapotranspiration et de l'humidité relative de la surface terrestre grâce aux mesures de l'humidité du sol et de la profondeur optique de la végétation prises par les satellites SMAP et de SMOS et à la mesure de la température de la surface terrestre prise par le satellite Sentinel-3

Lorsque l'eau s'évapore du sol et d'autres éléments comme les plantes, elle passe de la surface de la Terre à l'atmosphère. Ce projet permettra d'améliorer un modèle de ce processus, appelé évapotranspiration, en y ajoutant des mesures prises par les satellites SMAP et SMOS. Il aidera à mettre au point un indice de sécheresse mondial combinant les mesures de l'humidité du sol et de l'humidité atmosphérique, ce qui facilitera la gestion de l'eau et la détermination des risques d'incendie.

Équipe de recherche

• Mark Johnson, Ph. D., Université de la Colombie-Britannique (chercheur principal)
• Nicholas Coops, Ph. D., Université de la Colombie-Britannique
• Monica Garcia, Ph. D., Université technique du Danemark
• T. Andrew Black, Ph. D., Université de la Colombie-Britannique 
• Yeonuk Kim, Ph. D., Université de la Colombie-Britannique 

Intégration des mesures altimétriques de SWOT et de la modélisation fondée sur la physique pour surveiller, comprendre et prédire les changements dans les lacs arctiques et boréaux

La partie septentrionale du Canada compte de très nombreux lacs, qui sont sensibles aux changements climatiques, mais peu étudiés. Ce projet permettra de mettre au point un modèle des lacs en comparant les mesures prises par le satellite SWOT avec celles d'un nouveau programme de surveillance au sol dans l'ouest de l'Arctique canadien. Il pourrait permettre de mieux comprendre l'état actuel et futur des lacs arctiques.

Équipe de recherche

• Philip Marsh, Ph. D., Université Wilfrid-Laurier (chercheur principal)
• Aaron Berg, Ph. D., Université de Guelph
• Roderick Melnik, Ph. D., Université Wilfrid-Laurier
• Ben DeVries, Ph. D., Université de Guelph

Assimilation à plusieurs variables des produits satellitaires sur l'humidité du sol et le stockage terrestre de l'eau dans les modèles hydrologiques à l'appui de la sécurité de l'approvisionnement en eau au Canada

Pour répondre aux préoccupations concernant l'accès à l'eau, il est nécessaire de surveiller et de prédire la circulation de l'eau dans les systèmes hydrologiques et de ressources en eau du Canada. L'équipe de projet utilisera les données recueillies par les satellites SMAP, SMOS et d'autres satellites pour faire progresser les modèles décrivant les mouvements des eaux souterraines et de surface. Ces travaux pourraient aider à mieux comprendre le cycle de l'eau et la façon dont il varie dans un climat en évolution.

Équipe de recherche

• Xiaoyong Xu, Ph. D., Université de Toronto (chercheur principal)
• Steven Frey, Ph. D., Université de Waterloo
• Yuhong He, Ph. D., Université de Toronto

Valeur ajoutée du satellite de la mission SWOT pour les prévisions hydrologiques au Canada

La qualité des prévisions hydrologiques n'est pas optimale puisque le suivi du niveau de l'eau porte sur seulement une fraction des lacs et réservoirs canadiens. Ce projet permettra de procéder à la validation des données satellitaires de la mission SWOT sur le niveau des eaux et de les utiliser dans le National Surface and River Prediction System d'ECCC, ce qui devrait améliorer la qualité des prévisions hydrologiques quotidiennes.

Équipe de recherche

• François Anctil, Ph. D., Université Laval (chercheur principal)
• Vincent Fortin, Ph. D., ECCC
• Étienne Gaborit, Ph. D., ECCC
• Pascal Matte, Ph. D., ECCC
• Mohammed Daboor, Ph. D., ECCC

Expérience de validation 2021 de la mission SMAP – Boreal (SMAPVEx-BOREAL) : amélioration des mesures de l'humidité du sol par hyperfréquences passives en bande L dans la forêt boréale canadienne

Les satellites actuels qui peuvent détecter l'humidité du sol sont fiables pour les zones de faible végétation, mais le sont moins pour les régions boisées. Ce projet vise à comparer les estimations de l'humidité du sol tirées des missions satellitaires SMAP et SMOS à celles faites par des instruments terrestres et aéroportés dans la forêt boréale canadienne. De meilleures estimations de l'humidité du sol permettront d'améliorer les prévisions météorologiques, des sécheresses et des feux de forêt.

Équipe de recherche

• Aaron Berg, Ph. D., Université de Guelph (chercheur principal)
• Warren Helgason, Ph. D., Université de la Saskatchewan
• Ramata Magagi, Ph. D., Université de Sherbrooke
• Alexandre Roy, Ph. D., Université du Québec à Trois-Rivières
• Stéphane Bélair, Ph. D., ECCC

Comprendre la fonction de réponse des hyperfréquences passives en bande L aux conditions des tourbières – application à la prévision des sécheresses et des feux de forêt

Les précipitations, l'évaporation et la température dans la forêt boréale canadienne varient en raison de l'évolution de notre climat, ce qui influe en retour sur la fréquence des sécheresses et des feux de forêt. Les scientifiques utiliseront les mesures de l'humidité du sol prises par les satellites SMAP et SMOS pour repérer les zones menacées par les sécheresses et les feux de forêt. Ces travaux pourraient permettre de mieux comprendre le cycle du carbone, de prédire les emplacements des feux causés par les sécheresses dans la forêt boréale et d'intégrer de meilleures estimations aux prévisions de la qualité de l'air.

Équipe de recherche

• Koreen Millard, Ph. D., Université Carleton (chercheuse principale)
• Marc-André Parisien, Ph. D., SCF
• Amir Behnamian, Ph. D., ECCC
• Daniel Thompson, Ph. D., SCF

Utilisation d'observations satellitaires en bande L pour intégrer le fonctionnement hydraulique des plantes à un modèle d'écosystème terrestre afin de prédire la réaction future de la forêt boréale aux conditions de sécheresse et au stress thermique

L'état hydrique des feuilles est essentiel pour comprendre les effets qu'ont les conditions de sécheresse et le stress thermique sur la végétation. L'équipe de projet utilisera les données recueillies par les satellites SMOS et SMAP pour décrire l'absorption et la perte d'eau par la végétation dans un modèle d'ECCC. Ces travaux de recherche pourraient améliorer la capacité du modèle à bien rendre les effets des phénomènes extrêmes causés par la sécheresse et la chaleur. Ils pourraient également contribuer à l'élaboration de stratégies d'adaptation aux changements climatiques, notamment en matière de gestion forestière.

Équipe de recherche

• Oliver Sonnentag, Ph. D., Université de Montréal (chercheur principal)
• Jennifer Baltzer, Ph. D., Université Wilfrid-Laurier
• Aaron Berg, Ph. D., Université de Guelph
• Joe Melton, Ph. D., ECCC
• Alexandre Roy, Ph. D., Université du Québec à Trois-Rivières