Nous pensons généralement que la couleur de l’océan est bleue, mais à certains endroits, elle semble bleu-vert. C’est parce que ces zones regorgent de plantes unicellulaires appelées phytoplancton, qui contiennent de la chlorophylle et reflètent le vert à la lumière du soleil. Bien que minuscule, le phytoplancton absorbe collectivement presque autant de dioxyde de carbone que tous les arbres et plantes terrestres de la Terre. Ils ont un impact énorme sur notre climat, et les scientifiques étudient cet impact en mesurant la couleur de l’océan avec des satellites et des capteurs marins.
Pour garantir l’exactitude des mesures par satellite, des chercheurs aux États-Unis et dans de nombreux autres pays s’appuient sur un capteur de couleur océanique appelé Marine Optical Buoy (MOBY). Désormais, la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Moss Landing Marine Laboratories (MLML), l’Université de Miami et le National Institute of Standards and Technology (NIST) ont collaboré à une mise à niveau du capteur, connue sous le nom de MOBY-Refresh, qui permettront des mesures plus précises et précises des couleurs ou des longueurs d’onde de la lumière du soleil.
« MOBY mesure la quantité de lumière sur une gamme de longueurs d’onde diffusée hors de l’eau à un seul endroit de l’océan Pacifique. Les capteurs satellites de couleur océanique observent les océans, y compris le site MOBY. Les données MOBY sont ensuite transmises au équipes satellites, qui utilisent les données pour ajuster l’étalonnage des capteurs satellites, améliorant ainsi la précision des produits de données mondiaux tels que la concentration de chlorophylle », a expliqué Carol Johnson, chercheuse au NIST.
MOBY se compose de deux bouées principales : la bouée optique, qui mesure et enregistre la lumière, et la bouée d’amarrage, qui maintient la bouée optique en place.
La bouée optique a un mât central qui s’étend sous l’eau. Le mât a trois bras en forme de poteau, chacun avec des fibres optiques qui collectent la lumière. Les collecteurs à fibre optique détectent la lumière à des profondeurs de 1 mètre (3,3 pieds), 5 mètres (16,4 pieds) et 9 mètres (29,4 pieds). Au pied du mât central se trouvent des spectrographes qui mesurent la lumière en fonction de la longueur d’onde à chacune des trois profondeurs.
MOBY est situé à 20 kilomètres (12 miles) au large de Lanai, à Hawaï, car cet emplacement offre des conditions atmosphériques et aquatiques optimales pour l’étalonnage des capteurs satellites de couleur océanique. L’eau de l’océan y est représentative du reste des océans du monde car elle est claire et a un faible niveau de chlorophylle. L’atmosphère est également claire avec peu de nuages, ce qui assure l’utilité des mesures à l’échelle mondiale.
« Le cycle de vie de la bouée optique est d’environ quatre mois, et il existe deux systèmes complets. Celui qui est dans l’eau est récupéré lors de la même croisière que le nouveau est déployé », a déclaré Johnson. « Celui dans l’eau prend des données et celui récupéré est remis à neuf pour la prochaine opération », a-t-elle déclaré. MOBY est opérationnel depuis 1997 et en est actuellement au 74e déploiement de la bouée optique.
Dans le projet Refresh, MOBY est mis à niveau avec un nouveau système optique, des structures de support et un système de contrôle. L’objectif était de remplacer le matériel vieillissant et de diminuer les incertitudes dans les mesures. Une deuxième bouée d’amarrage a été déployée en janvier 2021, et la première bouée optique améliorée y a été déployée fin février 2022. L’analyse des données est en cours, mais les premières comparaisons avec MOBY Buoy276, actuellement dans l’océan, sont très encourageantes, a déclaré Johnson.
Pour le système optique, la mise à niveau comprend un spectrographe amélioré qui peut mesurer la lumière du soleil aux trois profondeurs simultanément, ce qui réduit les sources environnementales d’incertitude, y compris les fluctuations de l’inclinaison de la bouée et de la profondeur du bras et les fluctuations de la lumière lorsqu’elle est focalisée par les vagues océaniques. La bouée optique est désormais en fibre de carbone, alors qu’avant elle était en fibre de verre et en métal, ce qui rend la structure plus robuste et augmente sa durée de vie en mer.
Parallèlement à MOBY-Refresh, l’équipe développe une instrumentation similaire appelée MarONet, qui sera utilisée par une prochaine mission satellite de la NASA appelée PACE (Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem). La conception de l’instrument du système optique sera la même que celle de Refresh mais comprend une bouée plus portable.
Dans le projet MarONet, le système optique peut être démonté et transporté vers un emplacement central pour l’étalonnage et la caractérisation. L’étalonnage décrit comment la sortie de l’instrument dépend de l’entrée, et la caractérisation décrit comment cette relation change avec tous les facteurs d’influence possibles, tels que la température ambiante. Le site de déploiement de la bouée MarONet sera au large des côtes de l’Australie occidentale, et l’emplacement central pour l’étalonnage et la maintenance de la bouée sera à Hawaï, où se trouve le principal hub MOBY. Le rôle du NIST dans ce processus sera de vérifier tout changement dans le système optique pendant le transport. La planification du site pour l’Australie a commencé, sous la direction du co-chercheur David Antoine de l’Université Curtin à Perth. En 2023, les équipements de bouées optiques et d’amarrage seront expédiés en Australie.
Cette histoire est republiée avec l’aimable autorisation du NIST. Lire l’histoire originale ici.