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Un planeur sous-marin sonde les tourbillons du lac Léman

© 2018 EPFL Sandy Evangelista

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D’immenses tourbillons - appelés gyres - se forment dans les océans et dans les grands lacs. Deux laboratoires de l’EPFL en collaboration avec l’Université Davis de Californie, sondent un des gyres du lac Léman à l’aide d’un robot planeur sous-marin pour comprendre comment il influence l’écosystème.


C’est une première dans le lac Léman. Un robot planeur sous-marin jaune a traversé l’Atlantique pour aider les chercheurs à collecter des données inédites qui permettront de mieux comprendre son impact sur la structure tridimensionnelle de l'écosystème aquatique. Le robot - capable de descendre à mille mètres de profondeur dans les océans - va glisser grâce à ses deux ailes dans un des gyres du lac Léman pendant plusieurs semaines.

Les gyres océaniques, induits par les courants et la rotation de la Terre, mesurent des milliers de kilomètres de diamètre. Ils peuvent notamment provoquer l'accumulation des déchets plastiques, formant d’immenses vortex de détritus.

Dans le lac Léman, deux gyres d'une dizaine de kilomètres de diamètre chacun peuvent se former, sous l'effet de la bise et des courants, entre juin à octobre.
Ils apparaissent dans les parties les plus larges du lac, au sud-ouest de Morges et au sud-est de Lausanne. Les chercheurs ont décidé d'étudier le premier, où naviguent moins de bateaux qui pourraient potentiellement entrer en collision avec le planeur à chaque fois qu'il refait surface.

Le phénomène des gyres est connu mais n’a de loin pas dévoilé tous ses secrets. Alexander LeBaron Forrest est un expert en la matière; professeur à l’Université Davis en Californie, il a mené plusieurs projets de recherche sur les gyres dans le monde entier en utilisant des robots autonomes. Il a également collecté des données dans le lac Tahoe en Californie, qui présente de grandes similitudes avec le lac Léman. "Notre objectif est de mesurer la turbulence dans les gyres aussi précisément que possible, afin que nous puissions en apprendre davantage sur la façon dont l'hydrodynamique affecte l'environnement du lac."

gifs websiteQue transporte ce tourbillon sur les rives et dans le milieu du lac ? Quel est son impact sur les nutriments qu’il pousse vers la surface ou aspire dans les profondeurs ? Quel est son rôle dans la réoxygénation de la surface de l’eau ? Quelle est la teneur en chlorophylle ? Oscar Sepúlveda du Laboratoire de physique des systèmes aquatiques (APHYS) observe plus précisément l’impact du gyre sur la couche de phytoplancton qui se forme chaque été sous les eaux du lac : " je voudrais comprendre si ce processus de mélange dû au gyre affecte la structure et la distribution du phytoplancton dans le lac ".

Pour tenter de répondre à toutes ces questions, il a fallu non seulement l’expertise d’Alcherio Martinoli, qui dirige le Programme doctoral en robotique, contrôle et systèmes intelligents (DISAL), mais aussi une batterie de capteurs intégrés au robot. Celle-ci inclut un capteur de température haute fréquence miniaturisé implémenté dans les laboratoires de l'EPFL par Hydromea, l'une des startups de l'école.

" Jusqu’ici, les données étaient récoltées grâce à des capteurs attachés à un filin et descendus à la verticale du bateau. Avec cette technique, nous avons beaucoup appris sur les turbulences, sur les échanges avec les sédiments, mais c’était de manière très localisée. Grâce à ce planeur de l’Université Davis, nous allons pouvoir sonder de très grandes zones du tourbillon, " explique Johny Wuest. Il dirige le Laboratoire APHYS à l’EPFL et il mène également des recherches en physique aquatique à l'Institut Fédéral Suisse des Sciences et Technologies de l’Eau (Eawag).

Le planeur peut, en effet, se déplacer dans le gyre pendant plusieurs jours, refaisant surface toutes les 4 heures pour transmettre une partie de ses données via une connexion satellite. Sans éléments de propulsion, le robot n’interfère pas sur la prise de mesures. Autonome, il glisse dans les eaux du lac Léman jusqu’à une profondeur de 250 mètres. En changeant son centre de gravité et la position de ses batteries avec un système de ballast, il se déplace comme un yoyo et peut ainsi récolter des informations latéralement et verticalement tout au long de son périple qui s’étend sur plusieurs kilomètres.

Dossier de presse :
https://go.epfl.ch/glider

Contacts

Sandy Evangelista
Service de presse EPFL
[email protected]
+41 79 502 81 06

Alfred Johny Wüest
Directeur du Laboratoire de physique des systems aquatiques – Cjaire Margaretha Kamprad
+41 21 69 38004, +41 21 69 36368
[email protected]

Oscar Rodrigo Sepúlveda Steiner
Assistant doctorant au Laboratoire de physique des systems aquatiques – Cjaire Margaretha Kamprad
+41 21 69 33938
[email protected]

Alexander Lebaron Forrest
Professeur à l’Université de Davis en Californie au Département d’ingénierie civile et environnementale
Professeur invité au Laboratoire de physique des systems aquatiques – Cjaire Margaretha Kamprad
+41 21 69 38004
[email protected]



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© 2018 EPFL Sandy Evangelista
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© 2018 eawag
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