Monique Bernier

Formation universitaire

• M. Sc. Géographie – Télédétection, Université de Sherbrooke
• D. A.   Administration des affaires, Université d’Ottawa
• Ph. D. Sciences de l’eau, Institut national de la recherche scientifique (INRS-Eau)

Biographie

La professeure Monique Bernier a enseigné à l’INRS à partir de 1993. Comme spécialiste en télédétection, elle a œuvré principalement au développement d’outils à valeur ajoutée pour les gestionnaires de la ressource en eau (équivalent en eau de la neige, détection d’embâcles, indicateur d’englacement et de fonte). Ses travaux de recherche incluent la surveillance des ressources en eau sur toutes ses formes (neige, glace de rivière, tourbières, humidité du sol, gel du sol)  utilisant surtout les données des capteurs radar (RADARSAT) mais aussi des images optiques. En collaboration avec Hydro-Québec, elle a développé dans les années 90, un algorithme pour l’estimation de l’équivalent en eau de la neige au sol à partir des images du satellite canadien RADARSAT-1.

Le développement de méthodes de suivi de la glace de rivière en vue de prévoir les embâcles et les inondations à partir d’images radar a été initié sous son leadership au moyen d’un projet pancanadien FRAZIL (2005-2009) incluant des collaborateurs américains et français. En 2009, une licence non exclusive de IceMAP-R, a été accordée au ministère de la Sécurité publique du Québec pour la production de cartes de glace géoréférencées qui l’utilise pour prévoir les embâcles.

Elle a été impliquée dans plusieurs réseaux de recherche canadiens d’excellence : CRYSYS (télédétection de la cryosphère), GEOIDE (géomatique, membre du comité scientifique pendant cinq ans), WESNet (seule spécialiste de la télédétection de ce réseau CRSNG sur l’industrie éolienne) et finalement ArcticNet (participant à un projet multidisciplinaire sur l’étude du pergélisol).

Elle a développé le programme ENVIRONORD (FONCER du CRSNG, offrant des bourses mutidisciplinaires) avec des collègues du Centre d’études nordiques et a siégé sur son comité de bourses pendant quatre ans. Elle a aussi développé le programme AVATIVUT avec des collègues de l’UQTR et l’université Laval. Ce programme vise  l’implication d’élèves des écoles secondaires du Nunavik dans le suivi de leur environnement.

Elle a codirigé le Centre d’études nordiques (2008-2012), un regroupement stratégique de plus de 60 chercheurs et est toujours impliquée à la direction du CEN comme directrice adjointe.

Projets de recherche les plus récents

Réseau CAIMAN : CAméras aux Infrastructures MAritimes du Nunavik

Réseau de caméras installées dans six communautés du Nunavik pour étudier l’évolution des conditions de glace et soutenir la recherche en impacts et adaptation aux changements climatiques.

Partenaires : Gouvernement du Québec (MTMDET, Fonds Vert), Savoir polaire Canada, Administration régionale Kativik, Centre d’études nordiques

Suivi des conditions de glaces de rive et de vagues à l’aide de caméras et d’imagerie satellitaire à proximité d’infrastructures maritimes au Nunavik dans un contexte de changements climatiques

Ce projet vise à documenter pour les années 2017 à 2020, les concentrations de glace à l’échelle des infrastructures maritimes de Kuujjuarapik, Umiujaq, Ivujivik, Baie Déception, Quaqtaq et Aupaluk à l’aide des systèmes de caméras déjà mise en place lors de précédents projets. Ces données serviront à documenter les conditions de glaces de rive sur une longue séquence temporelle. Il vise également à obtenir des observations de conditions de glace simultanées aux données de vagues qui seront acquises dans le cadre du projet CC16.1 « Suivi, analyse et modélisation des conditions de vagues en milieu côtier au Nunavik en fonction des conditions de glace dans un contexte de changements climatiques » et ce, grâce à de nouvelles caméras installées à Kuujjuarapik et Quaqtaq.  Les objectifs  spécifiques sont : 1) maintenir en bon état de fonctionnement les systèmes de suivi des glaces par caméras au voisinage des infrastructures maritimes de Kuujjuarapik, Umiujaq, Ivujivik, Baie Déception, Quaqtaq et Aupaluk; 2) à partir des photographies et d’ images satellitaires optiques, établir les dates d’englacement et de fonte ainsi que les concentrations de glace pour ces six sites pour la période 2017-2020; 3) à partir des photographies et des images satellitaires, produire les cartes de glace et déterminer le fetch et les concentrations de glace pour les deux nouveaux sites de Kuujjuarapik et Quaqtaq (dédiés à l’étude des vagues) pour la période 2017-2020; 4) finalement, à l’aide de l’imagerie satellite radar, estimer les patrons de vague (hauteur, direction, période) au voisinage de ces deux mêmes sites au moment d’acquisition des images en 2017-2018 et 2018-2019, et ce, à des fins de validation des modèles de vagues.

Financement :Ministère des Transports, de la Mobilité durable et  de l’Électrification des transports (MTMDET) (2017-2021) (PACC 2013-2020)

Collaborateurs : Yves Gauthier et Jimmy Poulin (INRS), Urs Neumeier (ISMER, UQAR), Geneviève Paiement-Paradis, Anick Guimond et Christian Poirier (MTMDET)

Terrestrial Snow Mass Mission

L’Agence spatiale canadienne envisage la possibilité d’une mission satellitaire canadienne dédiée à l’estimation et au suivi de la quantité de neige au sol. La société AIRBUS a obtenu le contrat d’examiner les différentes options technologiques et la faisabilité d’une telle mission dédiée à la mesure de l’équivalent en eau de la neige. Airbus a mandaté INSARSAT et la professeure Monique Bernier de l’INRS de l’aviser sur les objectifs de la mission, les besoins des utilisateurs,  les technologies radar les plus pertinentes, l’avancement des connaissances scientifiques sur le sujet et d’identifier les algorithmes disponibles pour estimer l’équivalent en eau.

Financement :  INSARSAT (AIRBUS) (2016-2017)

Suivi du cycle gel/dégel à l’aide de produits SMAP à échelles multiples et modélisation hydrothermale pour la toundra canadienne

Le cycle saisonnier de gel/dégel est un phénomène majeur du système climatique et joue un rôle important en influençant le taux de photosynthèse et la respiration de la végétation, en réduisant l’évaporation et la pénétration de l’eau dans le sol et en modifiant le ruissellement de surface des écosystèmes. La cartographie du sol gelé peut être améliorée en utilisant le nouveau satellite de la NASA, SMAP, lancé en janvier 2015. Il inclut un radiomètre et un radar à ouverture synthétique opérant dans la bande L (1,41-1,20 GHz). Les deux capteurs micro-ondes sont sensibles à l’humidité de la surface du sol (0-5 cm) même sous un couvert végétal. Les objectifs de ce projet sont : 1) soutenir un réseau de calibration et de validation dans le Nord québécois comme un site cal/val des images et produits de la mission SMAP au Canada;  2) tester et valider les produits de gel et dégel du sol de la NASA (niveau L1 et L3 ) pour surveiller l’état du sol à moyenne/haute résolution (1 ,3 ou 9 km) de la toundra et de la forêt boréale au Canada; 3) développer un modèle hydrothermal pour fournir des informations sur l’état de gel/dégel et de l’humidité du sol à haute résolution spatiale et temporelle à l’échelle du bassin versant. Les sorties du modèle permettront de mieux comprendre les hétérogénéités de petite échelle associées aux caractéristiques du paysage et de combler l’écart d’échelle entre les mesures des capteurs in situ et les produits SMAP (1 ,3, 9 km).

Financement :  Agence spatiale canadienne (2015-2018)

Collaborateurs :  Jimmy Poulin (INRS), Ralf Ludwig (Université de Munich, Allemagne), Stéphane Bélair (Environnement Canada)

Safe Passage: Sea-Ice Research for Arctic Resource Development and Northern Communauties

Il s’agit d’ étudier la dynamique actuelle et future de la glace de mer dans trois zones côtières de l’Arctique canadien (le détroit de Dease, l’île de Baffin, et le détroit d’Hudson).  Ces zones sont des milieux sensibles aux changements climatiques et l’état très dynamique de la glace peut être dangereux pour les communautés. De plus, la navigation marchande et les infrastructures maritimes sont aussi affectées. Ce projet vise à documenter la dynamique de la glace au moyen d’images satellitaires (RADARSAT-2, TerraSAR-X, LANDSAT-8), de caméras, de sonars à vision ascendante ancrés, de relevés géoradar, et d’initiatives communautaires et scolaires de surveillance de la glace de rive. Cette dynamique des glaces sera aussi modélisée pour prédire les conditions futures. Dans ce projet interinstitutionnel, l’équipe de l’INRS se concentrera sur l’étude de la baie Déception où se trouvent les installations portuaires des mines Raglan et aux côtes des communautés de Salluit et de Kangigsuajaq. Les membres des deux communautés (étudiants, chasseurs) seront impliqués pour la surveillance de la glace de rive. Une base de données sera ainsi constituée pour mieux comprendre l’impact des brise-glaces sur la dynamique d’englacement de la baie Déception et sur les risques pour la population et la faune marine. Le potentiel d’extraire l’épaisseur de la glace des images radars sera aussi étudié.

Financement : Savoir polaire Canada (2015-2018)

Collaborateurs : Richard Dewey (Ocean Networks Canada, U. Victoria), Mines Raglan-Glencore, Administration régionale Kativik, Commission scolaire Kativik, Transports Québec, Société Makivik, villages nordiques de Salluit et de Kangigsuajaq

Programme AVATIVUT de suivi environnemental et d’apprentissage des sciences dans les écoles du Nunavik

Le programme AVATIVUT (notre environnement en Inuktitut) vise à stimuler l’intérêt des jeunes inuits envers les sciences par le biais d’activités concrètes et en lien avec la réalité particulière de leur territoire nordique influencé par les changements climatiques et le développement des ressources naturelles.  Les élèves inuits sont impliqués dans la cueillette de données réelles ce qui leur permet d’être plus conscients des changements qui surviennent autour d’eux, et ce qui peut les inciter à poursuivre des études dans des domaines connexes aux sciences de l’environnement. La situation d’apprentissage et d’évaluation (SAÉ), petits fruits et neige, est implantée dans les écoles de la Commission scolaire de Kativik depuis deux ans, la SAÉ glace est en projet pilote et la SAÉ pergélisol est prête pour la phase de test. Malgré l’état d’avancement du projet, de nombreux défis demeurent afin de compléter l’implantation et d’assurer la pérennité du programme AVATIVUT. En effet, le contexte de l’éducation au Nunavik, notamment le haut taux de roulement du personnel, oblige les chercheurs à innover et à adapter de nouveaux outils d’enseignement pour les enseignants et les élèves. Il est aussi primordial d’ancrer le programme au sein des institutions locales pour en garantir la survie à long terme.

Financement : Consortium Ouanos (2015-2018)

Collaborateurs : Yves Gauthier (INRS), Esther Lévesque et José Guérin Lajoie (UQTR)

Suivi des conditions de glaces de rives à proximité d’infrastructures maritimes au Nunavik dans un contexte de changements climatiques

Ce projet qui s’appuie sur les résultats d’un projet antérieur consiste à recueillir des données sur les conditions de glaces de rive ou côtière afin de 1) calculer la concentration de glace pour la validation des simulations du modèle de glaces de rive à échelle fine de l’ISMER, 2) documenter l’évolution des conditions de glaces dans un contexte de changements climatiques et les conditions de glace qui peuvent représenter un risque pour les ouvrages côtiers de six sites (Kuujjuarapik, Umiujaq, Ivujivik, baie Déception, Quaqtaq et Aupaluk) . Ces données locales de concentration de glace peuvent être calculées à partir d’images satellites optiques disponibles gratuitement à la résolution de 250 m (MODIS) et de 30 m (Landsat-8). Les images satellitaires acquises de 2009 à 2016 seront orthorectifiées et classifiées pour la présence de glace ou non. Les photos des caméras in situ représentent une autre source de données à échelle fine, des caméras seront donc installées près des infrastructures. Toutefois, les caméras auront une vue oblique sur les infrastructures maritimes et leurs environs. Afin d’en tirer une information relative à la concentration de glace, les photos doivent d’abord être redressées (vue verticale). Ensuite une méthodologie sera développée pour la détection automatique de la présence de glace sur les photographies prises par les caméras. En utilisant l’information quantitative et descriptive extraite des photographies et des images satellites, un bilan des conditions de glace observées sera réalisé.

Financement : Ministère des Transports, de la Mobilité durable et  de l’Électrification des transports (MTMDET) (2015-2017)

Collaborateurs : Yves Gauthier et Jimmy Poulin (INRS), Simon Senneville (UQAR), Anick Guimond et Christian Poirier (MTMDET), Jean-Pierre Savard (Ouranos)

Développement d’outils d’aide à la décision utilisant l’imagerie SAR pour le suivi de la cryosphère et de l’hydrosphère

Ce programme de recherche concerne le développement d’applications des données radar pour la caractérisation des milieux nordiques. Il vise à développer des algorithmes et à améliorer les outils d’aide à la décision pour : 1) caractériser le régime glaciel côtier en contexte de changements climatiques; 2) suivre les processus glaciels saisonniers en rivière (englacement, débâcle, embâcles); 3) estimer l’épaisseur de glace à partir de données polarimétriques. Aussi, suite au succès du programme AVATIVUT initié en 2011, l’implantation de situations d’apprentissage et d’évaluation (SAÉ) en sciences naturelles liées au suivi de la glace côtière dans les écoles secondaires du Nunavik se poursuit. De plus, les travaux seront finalisés pour la caractérisation à partir des images SAR des paramètres clés de l’hydrologie nordique : la neige, les tourbières et l’état de gel/dégel de la surface du sol. L’accent sera aussi mis sur l’intégration des outils développés vers un processus opérationnel, ainsi que sur le développement de produits à valeur ajoutée, transformant l’information de base contenue dans les images en information de deuxième niveau, collés au contexte spécifique de l’utilisateur. Ces produits seront développés en collaboration avec les utilisateurs privés ou gouvernementaux et des chercheurs internationaux (Allemagne, France, États-Unis).

Financement : CRSNG – Subvention à la découverte (2014-2019)

Collaborateurs : Yves Gauthier et Jimmy Poulin, INRS

Programme de formation scientifique dans le Nord

Le programme de formation scientifique dans le Nord (PFSN) vise à stimuler l’intérêt pour les études nordiques et à donner aux étudiants de premier de deuxième et de troisième cycle l’occasion d’acquérir de l’expérience et de la formation professionnelle dans le Nord. Les étudiants sont invités à soumettre leur projet de recherche et leur besoin financier. Ces projets sont révisés et classés par le Comité des études nordiques de l’université d’attache avant d’être soumis au secrétariat du PFSN. Les subventions sont accordées sur une base annuelle. Le Comité des études nordiques gère les fonds octroyés aux étudiants. Le programme finance qu’une partie des frais de transport de déplacement de séjour de traduction nécessaire aux travaux de terrain nordiques.

Financement : Secrétariat du Programme de formation scientifique dans le Nord

Collaboratrice : Isabelle Laurion, INRS

Développement d’un algorithme SMAP de suivi du gel /dégel du sol adapté à la toundra canadienne

Le cycle saisonnier de gel/dégel est un phénomène majeur dans le système climatique et joue un rôle important dans les écosystèmes nordiques en influençant le taux de photosynthèse,  la respiration et la croissance de la végétation, l’émission de CO₂, l’évaporation, la pénétration de l’eau dans le sol et le ruissellement.  La précision de la cartographie du gel du sol pourra être améliorée par l’utilisation du futur instrument micro-ondes SMAP de la NASA lequel inclura un radiomètre et un radar à ouverture de synthèse (ROS) opérant en bande L (1,20-1,41 GHz). Il sera mis en orbite en 2014-2015.  SMAP fera un meilleur suivi du gel du sol à cause de sa capacité à prendre des mesures simultanées d’émission et de rétrodiffusion, et ce, avec des résolutions spatiales de 9 et 3 km, ainsi que de pouvoir pénétrer les couverts végétaux moyennement denses. L’objectif principal de ce projet est de développer des produits de gel/dégel dans le cadre du volet canadien du programme SMAP en 1) soutenant et améliorant le réseau actuel de mesures du gel du sol en région subarctique (site de cal/val de la baie d’Hudson) et 2) en développant et validant des algorithmes permettant le suivi de l’état du sol en région subarctique et boréale. Pour ce faire, nous  utiliserons des données passives micro-ondes et des données ROS en bande L disponibles. Le site de cal/val servira aussi après la mise en orbite.

Financement :  Agence spatiale canadienne (2012-2015)

Collaborateurs :  Kyle MacDonald (College University of New York), Stéphane Bélair (Environnement Canada)

Groupes et réseaux de recherche

• CRYSYS – (CRYosphere SYStem), système cryosphérique
• Membre affiliée, Centre d’études nordiques (CEN)
• Réseau Convergence d’intelligence géospatiale pour l’innovation
• Consortium Ouranos sur la climatologie régionale et l’adaptation aux changements climatiques
• Membre du consortium international SNOWPOWER

Sous le leardership de l’Institut de météorologie et climatologie, (Karlrushe, Allemagne), ce consortium réunit des chercheurs de la Suisse (SLF), de la Suède (KTH), de l’Autriche (SOMMER) et du Canada (INRS-ETE, Hydro-Québec et Agriculture et Agroalimentaire Canada). Ce consortium a mis sur pied et réalisé un projet visant à développer un capteur in situ pour la cartographie de la neige financé par le 5^e Programme cadre de l’UE et le programme Occasion de recherche concertée du CRSNG (2001-2005).

Pendant 10 ans, la professeure Bernier a poursuit des collaborations avec des chercheurs de l’Université Joseph Fourier à Grenoble (J.P. Dedieu) et de l’Université de Rennes (E. Pottier) sur la thématique du suivi du couvert nival (radar). La collaboration avec le professeur Dedieu a permis la réalisation d’une étude dans les hauts plateaux du Liban avec l’Université Saint-Joseph à Beyrouth (projet du Réseau de télédétection de l’Association des universités francophones). De plus, les trois chercheurs ont étudié le potentiel des radars multipolarisations et polarimétriques pour la caractérisation du couvert nival.

Diplômé(e)s