1.4 Détection photonique extrême et suivi des environnements pergélisolés
Chercheurs principaux
Sophie LaRochelle, Richard Fortier
Co-chercheurs
Martin Bernier, Jean-Daniel Deschênes, Tigran Galstian, Jesse Greener, Younès Messaddeq, Amine Miled, John Molson, Wei Shi
Collaborateurs
Jean-Michel Lemieux, Warwick Vincent
Résumé du projet
Le Nord est en pleine mutation sous la double pression du développement socio-économique et du réchauffement climatique. Afin d'améliorer notre compréhension de la dynamique de ces changements, de nouvelles plateformes de capteurs photoniques seront développées pour assurer le suivi d'indicateurs critiques au développement durable du Nord, dont le tassement au dégel du pergélisol, l'émission de gaz à effet de serre, et les propriétés de l'eau. Cette recherche vise à répondre aux besoins suivants:
1) Caractérisation du pergélisol à de grande profondeur
Des capteurs à fibre optique faisant la mesure distribuée de température, de contraintes, ainsi que de pression et d'écoulement de l'eau souterraine, seront insérés dans un forage profond pour l'exploitation sécuritaire et durable de minéraux industriels sous la base du pergélisol
2) Détection des gaz à effet de serre
Des dispositifs photoniques sur silicium mesureront la composition de l'air et l'accumulation de gaz de sources naturelles et anthropiques (par exemple: CH4, CO and CO2)
3) Suivi des déformations de terrain pergélisolé
Des capteurs à fibre optique enfouis sous la surface et des caméras adaptatives d'imagerie 3D seront installés sur un site d'étude. Le suivi à haute résolution des mouvements de terrain fournira des informations cruciales aux modèles numériques décrivant le comportement des milieux pergélisolés ou prédisant la stabilité d'infrastructures nordiques construites sur le pergélisol
4) Mesure en continu de la qualité de l'eau
Des sources autonomes d'énergie basées sur des piles à combustible microbiennes seront développées pour l'alimentation d'échantillonneur microfluidique et des capteurs photoniques sur silicium afin d'analyser l'eau des mares de thermokarst et des puits.
Les retombées de nos travaux seront des plateformes robustes et versatiles à faible consommation énergétique qui seront des sentinelles exceptionnelles pour l'observation des environnements nordiques sous stress. Ces technologies fourniront des informations essentielles aux ingénieurs nordiques (miniers, civils et géotechniques) et aux scientifiques (hydrogéologues, biologistes et chimistes) pour le développement durable.