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Enquêtes sur l’appauvrissement de l’ozone et sur le mercure au­dessus de l’océan Arctique (OASIS-CANADA)

À chaque année, lorsque se lève le soleil au cours du printemps arctique, les puissants gaz à effet de serre, l’ozone et les substances chimiques toxiques telles que le mercure disparaissent de l’atmosphère près de la terre, le long de la côte de l’océan gelé. On croit que ce phénomène est provoqué par la combinaison de la lumière du soleil, de la neige et de la glace et par la faible température au­dessus de l’océan gelé. Grâce au projet OASIS, nous espérons apprendre ce qui cause réellement la disparition de ces deux produits chimiques polluants et déterminer si le mercure qui disparaît aboutit dans la chaîne alimentaire marine.

OASIS est un programme de recherche international qui étudie comment les substances chimiques se déplacent entre l’océan, l’atmosphère, la glace de mer et le stock nival. OASIS-Canada est le volet canadien de OASIS-international.

OASIS Océan, atmosphère, glace de mer et manteau neigeux :

CONTEXTE

Emplacement des sites de recherche d’OASIS Canada. | Photo : ECQuand on regarde une mappemonde, il est clair que l'Arctique est situé loin de la pollution créée par les villes, les usines et les exploitations agricoles. On pourrait facilement en conclure que c'est un environnement immaculé, exempt de tout polluant. En fait, on sait maintenant que ce n'est pas du tout le cas. En effet, on trouve dans l'Arctique de nombreuses substances chimiques dangereuses étrangères à son environnement naturel. Il nous faut donc savoir d'où elles proviennent, par quelles voies elles sont arrivées dans l'Arctique et si l'environnement pourra les y tolérer. De plus, les effets du changement climatique dans l'Arctique ne relèvent plus de l'hypothèse; ils se produisent d'ores et déjà, et vont influer sur la façon dont les substances chimiques polluantes se déplaceront à l'extérieur de l'Arctique et sur l'endroit où elles aboutiront. C'est dans ce contexte que s'inscrit l'objectif du programme de recherche scientifique OASIS. En articulier, le programme se penchera sur des questions telles que la manière dont des substances comme l'ozone et le mercure présents dans l'air se comportent au-dessus des glaces de l'océan Arctique, et quel en sera l'impact sur l'Arctique.

OASIS est un programme de recherche international qui étudie la manière dont les substances chimiques se déplacent entre l’océan, l’atmosphère, la glace de mer et le manteau neigeux. OASIS-CANADA est le volet canadien d’OASIS-international.

INTRODUCTION

Chaque année, lorsque le Soleil se lève au printemps de l'Arctique, l'OZONE, un puissant gaz à effet de serre, et le MERCURE, une substance chimique toxique, disparaissent de l'air situé près de la surface sur la côte de l'océan gelé. On pense que cet état de choses est dû à la combinaison du rayonnement solaire, de la neige et de la glace avec les basses températures au-dessus de l'océan englacé. Nous espérons, grâce à ce projet, découvrir les véritables causes de la « disparition » de ces deux substances polluantes, et déterminer si le mercure qui disparaît se retrouve dans les animaux marins. De plus, nous entendons dire chaque année que la couverture de glace sur l'océan Arctique rétrécit, et nous ne savons pas quelles en seront les conséquences sur la disparition de ces deux polluants. Il est impossible de répondre à la question tant que nous ne comprenons pas le phénomène.

Jusqu'ici, toutes les études ont été menées sur la côte. Avec le projet OASIS-CANADA, elles seront effectuées sur la glace de l'océan.

Les recherches prévues se dérouleront aux endroits suivants :

  • sur la mer de Beaufort, à bord du brise-glace NGCC Amundsen;
  • sur la mer de Beaufort et dans la baie d'Hudson, à l'aide de bouées océaniques spéciales déposées sur la glace et se déplaçant avec elle;
  • sur la plus grande partie de l'océan Arctique, à bord de Tara, un voilier français à la dérive;
  • sur l'océan Arctique, à un camp de glace situé près de Barrow, en Alaska;
  • dans la baie d'Hudson, à partir de Kuujjuarapik/Whapmagoostuui, au Québec.

OBJECTIFS

Notre plan est de prélever des échantillons d'air aux sites de recherche pendant les activités décrites à la rubrique Activités de recherches de terrain pour OASIS-CANADA et en utiliser les résultats pour trouver les causes de la disparition de l'ozone et du mercure de l'air en surface.

EN QUOI CES CONNAISSANCES SONT-ELLES IMPORTANTES?

Une fois que nous aurons compris ce qui fait disparaître l'ozone et le mercure, nous pourrons, avec l'aide d'autres scientifiques, répondre à quelques questions plus vastes :

  • Est-ce que le mercure qui disparaît de l'air se retrouve ensuite dans la chaîne alimentaire de l'Arctique?
  • Au printemps de l'Arctique, il y a de la pollution qui arrive du sud. Qu'adviendra-t-il de cette pollution s'il y a moins d'ozone dans l'air?
  • Qu'arrivera-t-il à l'ozone et au mercure si le changement climatique fait réduire la quantité de glace? L'effet sera-t-il positif ou négatif?

ACTIVITÉS DE RECHERCHES DE TERRAIN POUROASIS-CANADA

Étude circumpolaire des chenaux de séparation (CFL)

Le brise-glace de recherche canadien NGCC Amundsen. | Photo: ECNous participons à cette étude à bord du brise-glace canadien Amundsen de manière à pouvoir recueillir des échantillons d'air pour y mesurer le mercure et l'ozone présents directement sur la mer de Beaufort. Il y aura à bord de ce navire un grand nombre de scientifiques qui recueilleront d'autres types d'échantillons, et nous collaborerons avec eux pour atteindre nos objectifs communs.

OOTI (Out On The Ice - sur la glace)

Le OOTI (sur la glace) sur glace en traîneau et des instruments météorologiques | Photo: Environnement Canada | Photo : ECOn a installé sur un traîneau arctique de l'équipement de haute technologie pour mesurer à quelle vitesse les substances chimiques circulent entre l'air, d'une part, et la glace et la neige, d'autre part. Le traîneau sera posé directement sur la glace, et les échantillons recueillis et analysés sur place. C'est pourquoi tous les instruments embarqués sur l'OOTI fonctionnent sur batteries et que les échantillons peuvent être prélevés même s'il n'y a personne à proximité. Nous pourrons garder un oeil sur ce qui se passe grâce à une caméra web qui supervise les instruments. Ses images et les résultats des analyses sont envoyés directement par radio longue portée à un bâtiment situé sur la côte ou au brise-glace. Le traîneau sera déplacé d'un endroit proche de l'eau libre à l'autre, pour y faire des mesures pendant un ou deux jours d'affilée.

Ozonobouées (ou O-bouées)

Schéma de la O-bouée, une surveillance de l'environnement bouées océaniques de la baie d'Hudson | Photo: ECNous allons concevoir et construire des bouées océaniques contenant des instruments pour mesurer toute l'année les concentrations d'ozone, de dioxyde de carbone et d'autres substances chimiques. Ces bouées seront déployées dans l'océan à divers endroits et recueilleront des échantillons d'air en suivant la glace de mer et les courants océaniques. Les données seront captées par des satellites et les instruments alimentés par des batteries et panneaux solaires.

COBRA (rejet combiné d'iode et de brome dans l'atmosphère de l'Arctique)La glace de mer forage dans la baie d'Hudson pour le projet COBRA | Photo: EC

COBRA est un projet de recherche mené par des scientifiques britanniques à Kuujjuarapik/Whapmagoostuui, au Québec, auxquels nous nous joindrons pour cette étude. L'objectif du projet est de comprendre comment les substances chimiques présentes dans les sels marins (iode et brome) des eaux de la baie d'Hudson influent sur la disparition de l'air de substances telles que l'ozone et le mercure. De plus, des scientifiques de Montréal ont l'intention de déterminer ce qu'il advient du mercure une fois qu'il a disparu de l'air.

TARA

Le voilier français Tara dans l'océan Arctique depuis 2006 surveillance de l'ozone | Photo: ECNous prélevons des échantillons d'air à partir du voilier français Tara, qui dérive dans l'océan Arctique englacé depuis septembre 2006. Nous allons aussi collaborer avec de nombreux autres scientifiques d'OASIS pour une étude dite « OASIS-09 », qui sera menée à Barrow, en Alaska, et au camp de glace de la marine des États-Unis situé à proximité. Parmi les autres activités en cours de planification figurent la participation à une campagne du brise-glace suédois Oden, à l'été 2008, et à l'observatoire de l'environnement du pôle Nord (OEPN), au printemps 2009.

Site Web d'OASIS-international

FICHE D'INFORMATION - Une expédition de recherche dans l’océan Arctique dirigée par Environnement Canada vise à étudier les polluants atmosphériques

GATINEAU, le 26 février 2009 – Environnement Canada dirige une expédition à laquelle participent dix scientifiques canadiens. Sur la banquise de l’océan Arctique, ils étudieront le cheminement des polluants, qui passent de l’atmosphère à la glace, puis de la glace à l’écosystème du Nord canadien.

Ces recherches, qui auront lieu près de Barrow, en Alaska, seront menées dans le cadre de l’une des dernières expéditions importantes à avoir lieu au cours de l’Année polaire internationale (API). Le volet canadien de cette expédition internationale, surnommé OASIS-Canada (OASIS est l’acronyme formé des termes anglais pour les mots suivants : océan, atmosphère, glace de mer et manteau neigeux), centrera ses recherches sur le mercure, substance chimique qui nuit à la santé des résidents du Nord, ainsi que sur l’ozone troposphérique, polluant générateur de smog et gaz à effet de serre.

« Nous tentons de déterminer comment ces substances chimiques aboutissent dans l’océan Arctique, comment celui-ci réagit à leur intrusion et quelles seraient les répercussions éventuelles sur l’écosystème de la fonte des banquises de l’océan Arctique », explique M. Jan Bottenheim, chercheur scientifique principal à Environnement Canada et chef du projet OASIS-Canada.

À la fin des années 1980, les scientifiques d’Environnement Canada ont été les premiers à déceler des réactions chimiques inhabituelles qui se produisaient à la surface des banquises de l’océan Arctique au retour du soleil dans les régions polaires, au début du printemps. Ces réactions font disparaître de l’atmosphère l’ozone troposphérique et presque tout le mercure.Ce phénomène semble accélérer le passage du mercure et d’autres polluants de l’atmosphère au manteau neigeux et à l’océan, où ils peuvent ensuite facilement intégrer l’écosystème puis, éventuellement, pénétrer dans le corps humain. Les répercussions de ce phénomène sur l’écosystème de l’Arctique sont inconnues, mais des données récentes indiquent que le changement climatique a déjà une incidence considérable sur celui-ci.

En Alaska, les scientifiques canadiens utiliseront un petit laboratoire de chimie haut de gamme et entièrement automatisé qui a été créé par des chercheurs d’Environnement Canada. Ce laboratoire OOTI (Out On The Ice, ou « sur la glace ») leur permettra de travailler dans les conditions météorologiques extrêmes de l’Arctique, où les températures peuvent chuter au-dessous de la barre des -40 ºC, et sera équipé de plusieurs instruments de mesure sensibles installés sur un traîneau spécialement conçu. Ce traîneau sera tiré sur les banquises par une motoneige, et le laboratoire recueillera des données détaillées sur le passage de l’atmosphère à la glace et à la neige de l’Arctique des polluants atmosphériques et d’autres substances chimiques.

« Les conditions de travail ne sont pas toujours faciles, mais l'environnement, lui, est extraordinaire, affirme Mme Sandy Steffen, chimiste de recherche à Environnement Canada. L'air est sec et vivifiant et, lorsqu'il fait soleil, celui-ci illumine toute la glace et la neige des banquises de l'océan Arctique. »

L'expédition de recherche canadienne, financée par le Bureau du programme canadien de l'API, est menée dans le cadre d'un projet de recherche international organisé par le programme OASIS. Des scientifiques canadiens d'Environnement Canada, de l'Université York, de l'Université de Toronto et de l'Université McGill y prendront part, ainsi que des chercheurs d’universités américaines et européennes et du Centre national de recherche atmosphérique de Boulder, au Colorado.

REMARQUE : 

Chef de projet : M. Jan Bottenheim, chercheur scientifique principal, Environnement Canada

Sites Web :

OASIS - CANADA 2009 vidéo

Site Web du projet OASIS-international

 

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