Le point sur le programme arctique

 

- Ottawa, Ontario

Améliorer la qualité de vie des habitants nordiques par la recherche

Le programme Arctique continue de prendre de l'ampleur et de s'attaquer aux possibilités et aux défis dans les 4 volets de recherche du programme : les transports dans le Nord, la sécurité maritime, le développement des ressources et l'infrastructure communautaire. L'idée est de faciliter un développement durable assorti d'une faible empreinte environnementale dans le Nord, tout en rehaussant la qualité de vie des habitants de la région. En découvrant ce qui a été réalisé cette année, vous constaterez par vous‑même les progrès accomplis dans ces 4 axes.

La responsable du programme, Anne Barker, affirme qu'il « est difficile de croire que 8 années se sont écoulées depuis le lancement du modèle de gestion par programme du CNRC pour la conduite de la recherche ». Depuis sa première vague de programmes en 2013, et son lancement officiel en août 2014, le CNRC et ses partenaires ont mené de la recherche‑développement qui a fait naître de meilleures pratiques, des innovations scientifiques et des améliorations technologiques, adoptées et déployées par les gouvernements, l'industrie et les communautés. « Si l'année 2020 a présenté des défis dans la réalisation d'un programme de recherche, la capacité des équipes de recherche et des partenaires à s'adapter à une nouvelle réalité et à trouver de nouvelles façons d'exécuter leurs plans a été étonnante à voir. Poursuivez votre lecture pour une mise à jour de la recherche de 2020 ». Lisez la suite pour avoir une vue d'ensemble de la recherche réalisée en 2020!

Transports dans le Nord

Un trafic maritime plus résilient dans l'Arctique grâce au CASRAS

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Prévision de la glace de mer d'après les résultats d'un système d'apprentissage profond pour la partie ouest de l'Arctique (image disponible en anglais seulement)
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Carte haute résolution utilisée pour prévoir la concentration de glace (image disponible en anglais seulement)

Le Système canadien d'évaluation des risques associés au transport maritime dans l'Arctique (CASRAS) est un logiciel de cartographie qui permet de visualiser et d'analyser les données relatives au trafic maritime dans l'Arctique, surtout celles sur la glace. Créé en 2016 grâce au budget alloué au programme Arctique du CNRC, le CASRAS a été retenu par Transports Canada pour une subvention du Fonds national des corridors commerciaux (FNCC) en 2019. L'objectif de ce projet quinquennal est de fournir des outils aux partenaires du Nord afin d'améliorer l'efficacité, la fiabilité et la sécurité des couloirs commerciaux maritimes dans l'ouest de l'Arctique. Le logiciel du CASRAS sera remis au gouvernement des Territoires du Nord‑Ouest (T. N.‑O.) au début de 2021. S'y ajouteront une formation et des essais afin que les marins (notamment ceux qui assurent le réapprovisionnement de la collectivité) puissent s'en servir quand le trafic maritime reprendra dans l'Arctique lors de la prochaine saison estivale. Les commentaires et les données du gouvernement des T. N.‑O. et d'autres partenaires de Transports Canada et de la Garde côtière canadienne serviront à perfectionner le système. À la liste des utilisateurs du CASRAS se sont récemment ajoutés Recherche et développement pour la défense Canada (RDDC), le ministère de la Défense nationale, et Sécurité et sûreté maritimes et Transports Canada. Depuis 2018, la Garde côtière canadienne utilise le CASRAS pour évaluer les risques posés par la glace et analyser d'autres jeux de données, comme les informations sur les ports communautaires et les aires marines protégées dans le Nord canadien. Le logiciel permet à l'utilisateur d'étudier une carte des glaces, en basculant les vues pour en vérifier l'épaisseur ou le stade de développement, ainsi que voir le numéral glaciel du Système des régimes de glaces pour la navigation dans l'Arctique (SRGNA) ou l'indice de risque Polaris d'un navire donné. Parce qu'il est autonome, le système n'est pas freiné par l'accès limité à Internet si courant dans le Nord. La connexion Internet n'est nécessaire que pour télécharger la dernière carte des glaces; les ensembles de données archivées sont stockés sur un disque dur pour un accès facile et peuvent être mis à jour une fois au port.

Parmi les plus récents développements apportés au CASRAS, signalons de nouvelles fonctionnalités qui permettent d'examiner les prévisions glacielles. Le système de prévision de la dynamique des glaces du Centre de recherche en génie océanique, côtier et fluvial du CNRC est utilisé pour générer des prévisions de glace à haute résolution sur 2 jours, lesquelles sont ensuite intégrées au système CASRAS. De cette façon, l'utilisateur pourra déterminer l'épaisseur, la concentration et la pression de la glace prévues le long d'un itinéraire. Plus tard cette année, le Centre de recherche commencera à intégrer ses prévisions à plus long terme (jusqu'à 90 jours). Grâce à ces prévisions saisonnières, on pourra évaluer les risques en tenant compte des effets du réchauffement climatique sur la formation de la glace. Dans le cadre du projet du FNCC, le Centre de recherche améliorera également son ensemble de données sur les connaissances des marins, en saisissant et en partageant les « données grises » des vieux loups de mer expérimentés qui autrement pourraient être perdues. De concert avec Transports Canada, on améliorera aussi le jeu de données du CASRAS sur les refuges (lieux où un navire en détresse pourrait s'abriter), ce qui minimisera les probabilités d'un accident dans les eaux de l'Arctique et ses conséquences dramatiques. Le CASRAS permet à l'utilisateur d'évaluer les risques liés au trafic maritime dans l'Arctique et d'autres régions froides, ce qui rendra les activités en mer et leur logistique plus efficaces et plus sûres.

En savoir plus : Le système canadien d'évaluation des risques associés au transport maritime dans l'Arctique (CASRAS)

Technologies de sécurité

Intégration des navires de passage à l'évaluation de la durée d'exposition au froid

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Diagramme indiquant les navires de passage dans les eaux de l'Arctique en août 2020 (image disponible en anglais seulement)

Avec l'intensification du trafic maritime dans les régions polaires attribuable au recul de la glace de mer, les risques d'accident ne font qu'augmenter. Dans les régions polaires, le survivant d'un naufrage se retrouverait dans l'un des coins parmi les plus isolés de la planète. Des jours s'écouleraient sans doute avant qu'arrivent les secours. Selon le Recueil international de règles applicables aux navires exploités dans les eaux polaires (Recueil sur la navigation polaire) de l'Organisation maritime internationale (OMI), le délai prévu pour le sauvetage dans les régions froides ne devrait pas être inférieur à 5 jours. Toutefois, des recherches antérieures par le CNRC indiquent qu'il s'en écoulerait vraisemblablement beaucoup plus (Kennedy et coll., 2013). Pour aider d'autres nations circumpolaires à estimer combien de temps une personne pourrait devoir attendre les secours dans ces régions, le CNRC a tenté de mettre au point une méthode de calcul avec Transports Canada (TC) (Piercey et coll., 2019). Cette méthodologie a été présentée à la septième réunion du sous‑comité des systèmes et équipements de navires (SEN) de l'OMI. Elle a reçu des commentaires positifs ainsi que des suggestions selon lesquelles les navires de passage peuvent affecter le temps d'exposition estimé dans certaines situations en fournissant une assistance avant l'arrivée des moyens de recherche et de sauvetage et en réduisant ainsi le temps de sauvetage global. Les navires de passage sont des navires qui se trouvent dans une région où un incident s'est produit. Il peut s'agir de n'importe quel type de navire, d'un petit bateau de pêche à un brise‑glace.

En partneriat avec TC, le CNRC a donc incorporé l'incidence éventuelle des navires de passage sur la durée d'exposition au froid qui a été établie avec la méthode précitée. Ce travail de collaboration a nécessité l'apport de nombreux intervenants, parmi lesquels la Garde côtière canadienne, celle des États‑Unis, les autorités maritimes et côtières de Norvège, Maritime New Zealand et diverses organisations privées. Les intervenants ont fourni des informations précieuses avec lesquelles on a peaufiné les calculs. La méthode actualisée sera soumise à l'OMI lors de la prochaine réunion du sous‑comité SEN en vue de recueillir les commentaires de ses membres. Le CNRC poursuivra son travail avec TC, les membres de l'OMI et d'autres intervenants pour perfectionner encore plus le calcul de la durée d'exposition au froid et faire en sorte qu'on puisse se servir de cette méthode pour planifier la sûreté des voyages dans les régions polaires et prendre les préparatifs qui s'imposent.

En savoir plus : Projet sur l'analyse des exigences en matière de sauvetage dans le Recueil sur la navigation polaire

Exploitation des ressources

Perfectionnement du modèle de dérive des icebergs avec les partenaires de l'étranger

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Un iceberg à la dérive.

Les icebergs laissent planer une sérieuse menace sur la navigation et les installations extracôtières à maints endroits, dans les eaux canadiennes, et le danger pourrait s'accroître avec le réchauffement de la planète, car de plus en plus d'icebergs dériveront vers le sud, à travers l'Arctique. Une fois qu'un iceberg a été localisé, on a besoin d'une méthode pour prévoir avec précision le trajet qu'il empruntera et ainsi veiller à la sécurité des navires et des plateformes pétrolières ou gazières en haute mer. Comme il a été rapporté dans le bulletin de 2018, diverses organisations internationales qui émettent des prévisions glacielles utilisent ce modèle, dont le Service canadien des glaces au Canada, l'International Ice Patrol, le National Ice Centre et le Naval Research Laboratory des États‑Unis, les instituts météorologiques de Norvège et du Danemark, et le Sistema de Información Glaciológica d'Argentine. Les membres de cette communauté internationale souhaitent orchestrer leurs activités pour mieux prévoir la dérive des icebergs et rendre la navigation ainsi que les activités extracôtières plus sûres, partout où les icebergs sont préoccupants. Le CNRC pilote une initiative qui verra la modernisation du modèle. Actualisé, le système prévoira la trajectoire de l'iceberg par une approche classique s'appuyant sur la physique et par une deuxième, faisant appel à l'intelligence artificielle, grâce au module en développement. Le nouveau modèle, élaboré avec l'aide de l'Université d'Ottawa et de l'Université Carleton, autorise diverses prévisions ordinaires et a posteriori, et servira de méthode de validation pour normaliser l'évaluation des systèmes par les différents partenaires internationaux.

Par ailleurs, les chercheurs du CNRC continuent de compiler et de mettre à jour 3 bases de données de longue date et de grande qualité : observations d'icebergs, gestion des icebergs et forme des icebergs. Ces bases de données sont accessibles au public. N'hésitez pas à prendre contact avec nous si vous souhaitez les consulter ou les enrichir. Nous sommes toujours en quête de nouveaux jeux de données!

En savoir plus : Projet sur l'amélioration des prévisions glacielles grâce à l'intelligence artificielle.

Infrastructure communautaire

Immeubles à haut rendement pour l'Arctique et intégration des ressources renouvelables

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Arrivée des modules préfabriqués à Cambridge Bay, sur une barge élévatrice.
Photo: Illu Inc.

Dans le cadre du programme Arctique, le Centre de recherche en construction du CNRC dispense des conseils d'expert et analyse la conception de bâtiments ainsi que de systèmes énergétiques recourant aux ressources renouvelables que sont le vent ou le soleil (énergie photovoltaïque). L'entrepreneur en construction illu inc., de Cambridge Bay, au Nunavut, a profité de cette aide pour bâtir un immeuble résidentiel de nombreuses unités qui consomme 36% moins d'énergie pour chauffer les locaux que la norme de référence dans le code du bâtiment. Pour un endroit où le chauffage annuel dépasse de plus du double la moyenne enregistrée à Ottawa, l'économie est de taille. La modélisation d'une petite éolienne et d'un réseau de panneaux photovoltaïques, et leur couplage à la demande d'énergie de l'édifice ont permis au constructeur d'évaluer le potentiel de ces technologies dans le Grand Nord.

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Édifice terminé après l'installation des modules à Cambridge Bay.
Photo: Illu Inc.

Le CNRC poursuit actuellement plusieurs projets avec des collaborateurs nordiques pour tester des installations éoliennes et solaires à l'échelle pilote et en incorporer l'énergie qu'elles produisent au réseau de l'Arctique, de même qu'explorer l'électrification du chauffage pour certaines applications, au Nunavut. Les essais pilotes et la recherche‑développement concourent à atténuer les risques associés aux technologies des sources d'énergie renouvelable en vue d'en accélérer l'adoption sur le marché. Bien que les défis liés à l'exploitation et à la maintenance de ces systèmes soient plus grands dans les communautés nordiques éloignées, un effort constant pour faire progresser la technologie permettra de réduire la consommation de carburant et d'accroître la durabilité.

Et ensuite?

Que l'avenir réserve‑t‑il à la recherche dans l'Arctique et le Nord au CNRC?

Au cours des années qui viennent, les retombées des projets de recherche en cours devraient devenir plus apparentes, par exemple :

  • implantation de solutions technologiques adaptées à la région;
  • meilleures capacités de recherche et multiplication des champs d'études technologiques;
  • Infrastructure répondant aux besoins de la collectivité autochtone;
  • normes, lignes directrices et codes nationaux et internationaux reflétant l'expertise et le leadership du Canada;
  • réduction des incidents, des dommages et des défaillances des infrastructures;
  • prise de décisions stratégiques s'appuyant sur des données scientifiques par les administrations publiques.

Si l'on regarde plus loin encore, on peut s'attendre à des retombées à plus long terme découlant d'une réduction des coûts (approvisionnements, construction, opérations, entretien, formation), de la résilience au changement climatique (vie utile plus longue, capacité d'adaptation) et d'une population autonome, ce qui aura un impact positif sur la qualité de vie des habitants et la diversification des activités économiques dans la région.

Les centres de recherche du CNRC proposent des services spécialisés en recherche appliquée dans maintes disciplines. De par sa nature pluridisciplinaire, le CNRC connecte les activités techniques poursuivies dans l'Arctique à des secteurs primordiaux comme les transports, les infrastructures, l'environnement, les énergies renouvelables et la sécurité. Ses ingénieurs, scientifiques et technologues mettent au point des outils novateurs et procurent des services qui supportent l'industrie, les organismes de réglementation et les intervenants du Canada en atténuant les risques de même qu'en accroissant la longévité et la performance des infrastructures dans l'Arctique. Son expertise unique et une panoplie complète d'outils et d'installations, combinées à des services adaptés à la clientèle, font du CNRC le partenaire idéal pour vous aider à faire de votre vision une réalité. Pour obtenir plus d'informations ou participer à l'un de ces projets, n'hésitez pas à prendre contact avec nous. Nous serons heureux de discuter de vos idées et de vous prêter main‑forte afin que vous trouviez une solution à vos problèmes de recherche les plus ardus.

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