Co-supervision par :

Florent Domine (Membre régulier)

Description du projet de recherche

Mesure optique et autonome de la densité de la neige

Introduction: Les lemmings, importants maillons de la chaîne alimentaire arctique, n’hibernent pas. Durant l’hiver, ces rongeurs vivent dans l’espace sous nival où ils doivent creuser des tunnels leur permettant de se nourrir et de se reproduire. La facilité avec laquelle ils vont pouvoir creuser ces tunnels va en partie déterminer l’évolution de leurs populations. Les propriétés physiques de la neige, notamment sa densité, sont donc des données spatiotemporelles fondamentales à mesurer. La densité de la neige est actuellement mesurée en pesant un volume connu. Cette opération demande la présence de scientifiques sur le terrain ce qui est complexe et coûteux étant donné les contraintes logistiques arctiques. Cette propriété ne peut donc pas être caractérisée tout au long de l’hiver et sur une grande surface.Objectifs: Ce projet porte sur le développement d’une méthode optique pour mesurer la densité de la neige sans intervention humaine. La propagation de la lumière dans la neige, milieu complexe composé d’air et de grains de glace, dépend de sa densité, de la taille et la forme des grains qui la compose. Ce projet explore la possibilité de déterminer ces propriétés en étudiant le transport d’une impulsion lumineuse dans ce milieu.Sites d'études: Comme les populations de lemmings sont étudiés depuis une vingtaine d'année sur l'île Bylot, au Nunavut, les premiers déploiements de la sonde seront sur ce terrain. La sonde est cependant développée pour être fonctionnelle dans tous types de neige.Matériel et méthodes: Dans une première étape, une méthode permettant de simuler numériquement la propagation d’une impulsion lumineuse dans la neige a été développée et validée. Celle-ci mènera à la construction d’un appareillage pour tester les résultats de simulations sur des matériaux imitant les propriétés optiques de la neige afin de déterminer la faisabilité technique du projet. Finalement, après avoir testé l’appareil sur de la neige en chambre froide, celui-ci pourra être déployé en Arctique.Résultats attendus: Il est attendu que cette sonde soit capable de mesurer la densité de la neige, en continu tout l'hiver avec une précision de 15% ou mieux en plus. Avec ces résultats viendra une meilleure compréhension de l'évolution du manteau neigeux arctique.

Coordonnées des sites de recherche

Communications scientifiques

Libois, Q., Lévesque-Desrosiers, F., Lambert-Girard, S., Thibault, S., Domine, F., 2019. Optical porosimetry of weakly absorbing porous materials. Optics Express, 27(16): 22983-22993. DOI: 10.1364/OE.27.022983.