Modélisation en bandes C et X de la rétrodiffusion de couverts de neige sèche : évaluation de l’apport de l’approximation quasi-cristalline pour les milieux denses.

La compréhension et la modélisation de l’interaction de l’onde électromagnétique avec la neige sont très importantes pour l’application des technologies radars à des domaines tels que l’hydrologie et la climatologie. En plus de dépendre des propriétés de la neige, le signal radar mesuré dépendra aussi des caractéristiques du capteur et du sol. La compréhension et la quantification des différents processus de diffusion du signal dans un couvert nival s’effectuent à travers les théories de diffusions de l’onde électromagnétique. La neige, dans certaines conditions, peut être considérée comme un milieu dense lorsque les particules de glace qui la composent y occupent une fraction volumique considérable. Dans un tel milieu, les processus de diffusion par les particules ne se font plus de façon indépendante, mais de façon cohérente. L’approximation quasi-cristalline pour les milieux denses est une des théories élaborées afin de prendre en compte ces processus de diffusions cohérents. Son apport a été démontré dans de nombreuses études pour des fréquences > 10 GHz où l’épaisseur optique de la neige est importante et où la diffusion de volume est prédominante. Par contre, les capteurs satellitaires radar présentement disponibles utilisent les bandes L (1-2GHz), C (4-8GHz) et X (8-12GHz), à des fréquences principalement en deçà des 10 GHz. L’objectif de la présente étude est d’évaluer l’apport du modèle de diffusion issu de l’approximation quasi-cristalline pour les milieux denses (QCA/DMRT) dans la modélisation de couverts de neige sèches en bandes C et X. L’approche utilisée consiste à comparer la modélisation de couverts de neige sèches sous QCA/DMRT à la modélisation indépendante sous l’approximation de Rayleigh. La zone d’étude consiste en deux sites localisés sur des milieux agricoles, près de Lévis au Québec. Au total 9 champs sont échantillonnés sur les deux sites afin d’effectuer la modélisation. Dans un premier temps, une analyse comparative des paramètres du transfert radiatif entre les deux modèles de diffusion a été effectuée. Pour des paramètres de cohésion inférieurs à 0,15 à des fractions volumiques entre 0,1 et 0,3, le modèle QCA/DMRT présentait des différences par rapport à Rayleigh. Un coefficient de cohésion optimal a ensuite été déterminé pour la modélisation d’un couvert nival en bandes C et X. L’optimisation de ce paramètre a permis de conclure qu’un paramètre de cohésion de 0,1 était optimal pour notre jeu de données. Cette très faible valeur de paramètre de cohésion entraîne une augmentation des coefficients de diffusion et d’extinction pour QCA/DMRT ainsi que des différences avec les paramètres de Rayleigh. Puis, une analyse de l’influence des caractéristiques du couvert nival sur les différentes contributions du signal est réalisée pour les 2 bandes C et X. En bande C, le modèle de Rayleigh permettait de considérer la neige comme étant transparente au signal à des angles d’incidence inférieurs à 35°. Vu l’augmentation de l’extinction du signal sous QCA/DMRT, le signal en provenance du sol est atténué d’au moins 5% sur l’ensemble des angles d’incidence, à de faibles fractions volumiques et fortes tailles de grains de neige, nous empêchant ainsi de considérer la transparence de la neige au signal micro-onde sous QCA/DMRT en bande C. En bande X, l’augmentation significative des coefficients de diffusion par rapport à la bande C, ne nous permet plus d’ignorer l’extinction du signal. La part occupée par la rétrodiffusion de volume peut dans certaines conditions, devenir la part prépondérante dans la rétrodiffusion totale. Pour terminer, les résultats de la modélisation de couverts de neige sous QCA/DMRT sont validés à l’aide de données RADARSAT-2 et TerraSAR-X. Les deux modèles présentaient des rétrodiffusions totales semblables qui concordaient bien avec les données RADARSAT-2 et TerraSAR-X. Pour RADARSAT-2, le RMSE du modèle QCA/DMRT est de 2,52 dB en HH et 2,92 dB en VV et pour Rayleigh il est de 2,64 dB en HH et 3,01 dB en VV. Pour ce qui est de TerraSAR-X, le RMSE du modèle QCA/DMRT allait de 1,88 dB en HH à 2,32 dB en VV et de 2,20 dB en HH à 2,71 dB en VV pour Rayleigh. Les valeurs de rétrodiffusion totales des deux modèles sont assez similaires. Par contre, les principales différences entre les deux modèles sont bien évidentes dans la répartition des différentes contributions de cette rétrodiffusion totale.

Le développement de l'instruction publique catholique à Magog : ses rapports avec le processus d'industrialisation, 1879-1943

La présente étude présente un exemple concret du développement d'une commission scolaire en fonction de l'amorce du processus d'industrialisation dans une ville des Cantons de l'Est, Magog. L'étude débute avec l'école catholique dissidente en 1879, un peu avant la mise en place du processus d'industrialisation à Magog. La recherche s'arrête en 1943, date de la loi sur la fréquentation scolaire obligatoire au Québec. Les conséquences démographiques issues de l'industrialisation viennent transformer considérablement le visage ethnique et religieux de Magog. Principalement constituée d'Américains protestants, la population magogoise subit une intense transformation ethnique et religieuse entre 1881 et 1891. De protestante et anglophone qu'elle était jusqu'alors, elle devient majoritairement catholique et francophone en moins de dix ans. L'appareil scolaire en place n'est pas sans subir l'impact de ces profonds changements. D'abord conçu pour une clientèle enfantine protestante, il s'adapte en fonction des nouveaux arrivants en créant une branche dissidente catholique en 1879. Les dissidents catholiques, à leur tour, s'organisent en commission scolaire en 1890. Afin de considérer le développement scolaire de Magog comme une phase de l'évolution d'une localité, l'étude est centrée autour de la problématique suivante: quels sont les principaux obstacles qui ont exercé une influence sur le développement scolaire de Magog? Basée essentiellement sur des sources quantitatives et qualitatives variées de la Commission scolaire de Memphrémagog, états financiers, registres d'appel, procès-verbaux et correspondance, notre démarche est de reconstituer le passer administratif de la corporation scolaire: ses ressources humaines, matérielles et financières, ses clientèles, ses services. L'objectif visé ici est de vérifier et caractériser la capacité d'adaptation de la commission scolaire face à des situations comme les hausses de clientèles, le développement des quartiers, les relations entre l'usine textile et les jeunes travailleurs et enfin, la nature des rapports entre les décideurs et les membres de la communauté locale. Le mémoire est divisé en quatre chapitres. Le premier chapitre consiste à situer notre démarche à l'intérieur des courants ou tendances en histoire de l'éducation au Québec. Un rapide survol de l'historiographie nous a permis d'identifier notre démarche à un courant historiographique nouveau et issu d'historiens ontariens insatisfaits de l'approche radicale du contrôle social qui a sous-estimé, aux yeux de certains, le rôle effectif des régions dans le développement de l'Instruction publique. Cette nouvelle approche théorique met donc l'accent sur le rôle important des communautés locales dans l'organisation des structures scolaires. Aussi, l'apport de la sociologie de l'éducation et de la théorie générale des systèmes (approche systémique) nous a permis d'axer notre étude non pas en regard d'un seul point d'intérêt, mais surtout à partir de l'interaction soutenue entre les différentes factions ou acteurs afin de faire évoluer le système scolaire en fonction de besoins manifestes de la communauté locale ou issus de politiques étatiques. Une deuxième partie du chapitre est consacrée au contexte historique qui met en place les structures éducatives sur le territoire. Le deuxième chapitre s'intéresse à identifier les principaux acteurs qui oeuvrent au sein du système. Avec la création du régime municipal et de l'élargissement de ses pouvoirs dans la commission scolaire, l'État décentralise une bonne partie de l'administration scolaire et précise son rôle d'organisme subventionnaire aux corporations scolaires. Regroupés autour de leur commission scolaire, enfants, parents et citoyens contribuent à accroître les besoins scolaires. Pour équilibrer cette demande, le Conseil des commissaires oriente ses politiques vers un juste milieu entre les orientations gouvernementales, ses ressources matérielles et l'implication personnelle de chacun des commissaires. Le rôle de l'Église et de la petite bourgeoisie a contribué à concentrer l'effort du progrès de l'éducation vers des secteurs privilégiés de la ville, ne tenant pas toujours compte des besoins scolaires réels de l'ensemble de la population. Le chapitre IH présente le portrait concret du partage entre l'État et les communautés locales dans le financement du réseau public d'éducation et introduit un nouvel acteur dans le système: le milieu industriel local. Après une étude sur les revenus, les dépenses et les emprunts, il est démontré clairement que la communauté locale finance presque à elle seule les écoles publiques de Magog: 90% des recettes totales de la commission scolaire provient des contribuables catholiques. Les subventions du DIP sont nettement en-deçà de ce que l'État se proposait de soutenir au XIXe siècle (une subvention égale au montant total perçu en taxes scolaires). Un regard sur l'attitude des conseillers municipaux à accorder des arrangements politico-économiques à l'usine textile nous a permis d'identifier des conséquences non négligeables dans la perception des taxes scolaires de l'usine. Dans la période où l'usine textile demande des exemptions et commutations de taxes (de 1894 à 1943), les élus municipaux rajustent (ou conservent) l'évaluation du complexe industriel à une fraction seulement de l'évaluation réelle, ne tenant pas ainsi compte des nombreux ajouts et constructions qui affectent à la hausse l'évaluation foncière de la compagnie. Résultat: les commissaires catholiques ne perçoivent pas les sommes réelles qui leur sont dues. Cette disparité fiscale n'est pas sans affecter la commission scolaire aux prises avec de lourds emprunts issus des nombreuses constructions scolaires pour accueillir les enfants des nouveaux arrivants. L'étude des modalités du développement scolaire (quatrième chapitre) nous a permis de mettre en lumière la nature des rapports entre factions de la communauté locale et leurs représentants au Conseil des commissaires. Une étude sur les revendications et les affrontements entre les résidents du quartier ouvrier et membres du Conseil nous a permis de voir que les commissaires d'école ne prennent pas toujours les décisions politiques adéquates pour répondre aux besoins scolaires de la ville. L'appartenance sociale et géographique des commissaires justifient les priorités adoptées et qui se traduisent par un souci pour les écoles du centre-ville et particulièrement des garçons, plutôt que dans le quartier ouvrier, là où se manifestent depuis longtemps des besoins scolaires de plus en plus criants.

Production de biodiesel à partir de microalgues par catalyses homogène et hétérogène

Résumé : Au Canada, près de 80% des émissions totales, soit 692 Mt eq. CO[indice inférieur 2], des gaz à effet de serre (GES) sont produits par les émissions de dioxyde de carbone (CO[indice inférieur 2]) provenant de l’utilisation de matières fossiles non renouvelables. Après la Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques, COP21 (Paris, France), plusieurs pays ont pour objectif de réduire leurs émissions de GES. Dans cette optique, les microalgues pourraient être utilisées pour capter le CO[indice inférieur 2] industriel et le transformer en biomasse composée principalement de lipides, de glucides et de protéines. De plus, la culture des microalgues n’utilise pas de terre arable contrairement à plusieurs plantes oléagineuses destinées à la production de biocarburants. Bien que les microalgues puissent être transformées en plusieurs biocarburants tels le bioéthanol (notamment par fermentation des glucides) ou le biométhane (par digestion anaérobie), la transformation des lipides en biodiesel pourrait permettre de réduire la consommation de diesel produit à partir de pétrole. Cependant, les coûts reliés à la production de biodiesel à partir de microalgues demeurent élevés pour une commercialisation à court terme en partie parce que les microalgues sont cultivées en phase aqueuse contrairement à plusieurs plantes oléagineuses, ce qui augmente le coût de récolte de la biomasse et de l’extraction des lipides. Malgré le fait que plusieurs techniques de récupération des lipides des microalgues n’utilisant pas de solvant organique sont mentionnées dans la littérature scientifique, la plupart des méthodes testées en laboratoire utilisent généralement des solvants organiques. Les lipides extraits peuvent être transestérifiés en biodiesel en présence d’un alcool tel que le méthanol et d’un catalyseur (catalyses homogène ou hétérogène). Pour la commercialisation du biodiesel à partir de microalgues, le respect des normes ASTM en vigueur est un point essentiel. Lors des essais en laboratoire, il a été démontré que l’extraction des lipides en phase aqueuse était possible afin d’obtenir un rendement maximal en lipides de 36% (m/m, base sèche) en utilisant un prétraitement consistant en une ébullition de la phase aqueuse contenant les microalgues et une extraction par des solvants organiques. Pour l’estérification, en utilisant une résine échangeuse de cations (Amberlyst-15), une conversion des acides gras libres de 84% a été obtenue à partir des lipides de la microalgue Chlorella protothecoïdes dans les conditions suivantes : température : 120°C, pression autogène, temps de réaction : 60 min, ratio méthanol/lipides: 0.57 mL/g et 2.5% (m/m) Amberlyst-15 par rapport aux lipides. En utilisant ces conditions avec une catalyse homogène (acide sulfurique) et une seconde étape alcaline avec de l’hydroxyde de potassium (température : 60°C ; temps de réaction : 22.2 min; ratio catalyseur microalgue : 2.48% (m/m); ratio méthanol par rapport aux lipides des microalgues : 31.4%), un rendement en esters méthyliques d’acides gras (EMAG) de 33% (g EMAG/g lipides) a été obtenu à partir des lipides de la microalgue Scenedesmus Obliquus. Les résultats démontrent que du biodiesel peut être produit à partir de microalgues. Cependant, basé sur les présents résultats, il sera necessaire de mener d’autre recherche pour prouver que les microalgues sont une matière première d’avenir pour la production de biodiesel.

Comparisons of an aerosol transport model with a 4-year analysis of summer aerosol optical depth retrievals over the Canadian Arctic

Abstract : This is a study concerning comparisons between the Dubovik Aerosol optical depth (AOD) retrievals from AEROCAN (ARONET) stations and AOD estimates from simulations provided by a chemical transport model (GEOS-Chem : Goddard Earth Observing System Chemistry). The AOD products associated with the Dubovik product are divided into total, fine and coarse mode components. The retrieval period is from January 2009 to January 2013 for 5 Arctic stations (Barrow, Alaska; Resolute Bay, Nunavut; 0PAL and PEARL (Eureka), Nunavut; and Thule, Greenland). We also employed AOD retrievals from 10 other mid-latitude Canadian stations for comparisons with the Arctic stations. The results of our investigation were submitted to Atmosphere-Ocean. To briefly summarize those results, the model generally but not always tended to underestimate the (monthly) averaged AOD and its components. We found that the subdivision into fine and coarse mode components could provide unique signatures of particular events (Asian dust) and that the means of characterizing the statistics (log-normal frequency distributions versus normal distributions) was an attribute that was common to both the retrievals and the model.