Como señaló en el comentario @Rob, esto se llama un Arco circunzenital o coloquialmente, un "arco iris al revés". A diferencia de los arcoíris habituales (que aparecen en el lado opuesto del cielo al sol), un arco circunzenital se centra alrededor del cenit del cielo (directamente arriba) y solo puede aparecer si el ángulo del sol es menor que $\approx 30°$ respecto a la horizontal.
Para que se forme un arco circunzenital, es necesario que pequeños cristales de hielo estén posicionados alto en el cielo para crear un campo de pequeños prismas. Entonces, los rayos del sol entrarán en esos cristales de hielo y se refractarán a través de ellos, proyectando un arco en el cielo. Si esta proyección fuera completa (un $360°$ completo), rodearía completamente el cenit del cielo, de ahí el término circunzenital.
Los arcos circunzenitales completamente circulares sí se producen, pero son muy raros, por lo que la mayoría de las veces solo ocupan una sección del cielo. El arco circunzenital permanece hasta que el ángulo del sol supera los $\approx 30°$ respecto a la horizontal.
En la mayoría de los casos, un arco circunzenital durará aproximadamente de 30 minutos a una hora (a veces más). Son más comunes en climas fríos (supongo que en Montreal - donde tomaste estas imágenes - hace bastante frío), donde los cristales de hielo tienden a acumularse abundantemente en el cielo (a veces también se pueden ver en zonas de temperatura templada durante el invierno, o períodos de clima más fresco).
El enlace anterior (que explica el fenómeno en detalle) tiene más detalles técnicos:
El arco circunzenital, también llamado arco circunzenit (CZA), arco iris al revés y arco de Bravais, es un fenómeno óptico similar en apariencia a un arcoíris, pero perteneciente a la familia de halos que surgen de la refracción de la luz solar a través de cristales de hielo, generalmente en nubes cirros o cirroestratos, en lugar de de gotas de lluvia. El arco se encuentra a una considerable distancia (aproximadamente $46°$) sobre el Sol observado y como máximo forma un cuarto de un círculo centrado en el zenit. Ha sido llamado 'una sonrisa en el cielo', con su primera impresión siendo la de un arcoíris al revés. El CZA es uno de los miembros más brillantes y coloridos de la familia de halos. Sus colores, que van desde el violeta en la parte superior hasta el rojo en la parte inferior, son más puros que los de un arcoíris debido a que hay mucho menos superposición en su formación.
La distribución de intensidad a lo largo del arco circunzenital requiere consideración de varios efectos: amplitudes de reflexión y transmisión de Fresnel, atenuación atmosférica, dispersión cromática (es decir, el ancho del arco), dispersión angular azimutal (agrupamiento de rayos) y restricciones geométricas. En efecto, el CZA es más brillante cuando se observa el Sol a unos $20°$.
