Instruments de Mesure

La liste ci-dessous présente un aperçu des divers instruments et méthodologies utilisés pour effectuer des mesures des gaz à effet de serre. Des renseignements techniques plus détaillés portant sur les instruments, les méthodologies d'échantillonnage, l'étalonnage et la qualité des données sont disponibles sur demande.

Dioxyde de Carbone

Le dioxyde de carbone atmosphérique (CO2) est mesuré continuellement dans la plupart des sites utilisant une méthodologie à infrarouge non dispersive (analyseur de gaz non dispersifs dans l'infrarouge). L'air ambiant est fourni à l'analyseur de gaz non dispersifs dans l'infrarouge grâce à une pompe à vide qui prélève l'air par l'intermédiaire d'une ligne de prélèvement des échantillons qui s'étend jusqu'au sommet d'une tour d'échantillonnage. L'air échantillonné est séché à -70 oC afin de permettre son analyse sur une base d'air sec. Les gaz standard étalonnés sont fournis à l'analyseur de gaz non dispersifs dans l'infrarouge à partir de bouteilles de gaz pressurisées. Un enregistreur de données est utilisé pour contrôler l'exploitation automatisée du système et acquérir les données de tension brutes. Une mesure est enregistrée toutes les cinq minutes. Deux normes étalonnées passent par l'analyseur toutes les heures, ainsi qu'une série de quatre autres réservoirs étalonnés trois ou quatre fois par jour.

Photo d’un ensemble d’instruments de mesure
Système de mesure analytique du dioxyde de carbone à East Trout Lake.

Ces réservoirs proposent une mesure de l'exactitude et de la reproductibilité du système. La précision analytique du système est estimée à environ 0,05 ppm. Toutes les mesures sont directement traçables sur l'échelle des fractions molaires du CO2, conservée par l'Organisation météorologique mondiale.Central Calibration Laboratory (CCL) (laboratoire central d'étalonnage) au Earth Systems Research Laboratory (ESRL) (laboratoire de recherche sur les composantes du système terrestre) à Boulder (Colorado). Environnement Canada conserve une série de normes nationales, étalonnées par l'Earth Systems Research Laboratory environ tous les deux ans.

Sur les sites les plus récents (Bratt’s Lake, Esther et Behchoko), le CO2 est mesuré en continu à l'aide d'un analyseur de spectroscopie par abaissement d'anneau de cavité5. Ces instruments sont plus faciles à manipuler et à entretenir. Environnement Canada prévoit de remplacer les systèmes d'analyseur de gaz non dispersifs dans l'infrarouge par des systèmes d'analyseur de spectroscopie par abaissement d'anneau de cavité.

Méthane, Monoxyde de Carbone, Oxyde Nitreux et Hexafluorure de Soufre

L'analyse du méthane (CH4), du monoxyde de carbone, de l'oxyde nitreux (N2O) et de l'hexafluorure de soufre (SF6) est réalisée à l'aide d'un chromatographe en phase gazeuse Hewlett Packard 6890, employant la détection à ionisation de flamme pour le CO et le CH4 et la détection à capture d'électrons pour le N2O et le SF6. Le même appareil d'échantillonnage de l'air ambiant utilisé pour l'analyseur de gaz non dispersifs dans l'infrarouge (ci-dessus) est appliqué pour le chromatographe en phase gazeuse. Chaque cycle de mesure chromatographique en phase gazeuse consiste en deux injections de gaz standard, suivies d'une série d'injections d'air ambiant, répétées toutes les 60 à 90 minutes. Les gaz standard étalonnés sont fournis au chromatographe en phase gazeuse à partir de bouteilles de

Photo d’un ordinateur et d’équipement de mesure reposant sur un bureau.
Système analytique chromatographique du gaz, utilisé pour les mesures du méthane, du monoxyde de carbone, de l'oxyde nitreux et de l'hexafluorure de soufre à Fraserdale.

gaz pressurisées. Une mesure est enregistrée toutes les 10 minutes. Un ordinateur et un logiciel particulier sont utilisés pour contrôler l'exploitation automatisée du système chromatographique en phase gazeuse et acquérir les données. La précision analytique pour les mesures du CH4 et du CO est estimée entre 1 et 3 ppb. La précision analytique pour le N2O est d'environ 0,5 ppb et égale à 0,05 ppt pour le SF6. Les mesures du CH4, du CO et du N2O sont toutes directement traçables sur les échelles de fractions molaires internationales, conservées par le Central Calibration Laboratory (CCL) de l'Organisation météorologique mondiale dans le Earth Systems Research Laboratory (ESRL) à Boulder (Colorado). Environnement Canada conserve une série de normes nationales, régulièrement étalonnées par l'Earth Systems Research Laboratory tous les deux à quatre ans. Environnement Canada conserve sa propre échelle interne pour l'hexafluorure de soufre, car une échelle étalonnée attribuée par l'Organisation météorologique mondiale doit encore être adoptée.

Système de Mesure des Fioles

Environnement Canada effectue un échantillonnage de l'air par l'intermédiaire de fioles de 2 litres dans la plupart des sites du réseau. Les échantillons d'air sont collectés environ chaque semaine et sont analysés à Toronto pour le CO2, le CH4, le CO, l'H2, le N2O et le SF6; et pour les isotopes stables du CO2. Les données de mesures sont utilisées pour déterminer des tendances à long terme, la variabilité saisonnière et la répartition spatiale de ces gaz; elles servent également de mesure de contrôle de la qualité pour les sites effectuant des mesures continues de ces mêmes gaz.

Photo de bouteilles et d’équipement reposant sur deux tables de laboratoire.
Équipement analytique utilisé pour mesurer la quantité des gaz à l'état de traces sélectionnés dans les échantillons d'air en fioles.