Lors d’un récent incident tragique, environ 100 éléphants d’Afrique ont péri en raison d’un accès insuffisant à l’eau. Le Programme des Nations Unies pour l’environnement (PNUE) a prévenu qu’environ 2,5 milliards de personnes dans le monde pourraient être confrontées à une pénurie d’eau d’ici 2025. Face aux pénuries d’eau qui affectent la société humaine et l’ensemble de la communauté écologique en raison de la crise climatique, il devient crucial d’adopter des mesures globales pour gérer la qualité et la quantité de l’eau pour éviter des défis aussi urgents.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Jonghun Kam et le Ph.D. Le candidat Kwang-Hun Lee de la Division des sciences et de l’ingénierie de l’environnement de l’Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH), a mis en œuvre une technique avancée utilisant un véhicule de surface sans équipage pour évaluer simultanément la profondeur de l’eau du réservoir et les concentrations de nitrate (NO3) du réservoir. surface de l’eau. Les résultats de leurs recherches ont été en vedette dans la revue Recherche sur les ressources en eau.
La surveillance de la quantité et de la qualité de l’eau disponible utilise des indicateurs tels que la profondeur de l’eau et la concentration en nitrates. Les nitrates, provenant des nutriments atmosphériques et du sol, pénètrent dans les cours d’eau par diverses voies, posant une menace potentielle aux écosystèmes aquatiques et à la biodiversité lorsque leurs niveaux deviennent excessifs. Les fluctuations des précipitations et de la consommation d’eau ont également un impact sur la qualité de l’eau, et la hausse de la température de l’eau contribue à une diminution de l’oxygène dissous, ce qui entraîne une diminution de la qualité de l’eau.
Une gestion efficace des ressources en eau nécessite une double surveillance de la concentration en nitrates et de la profondeur de l’eau. Cependant, ces mesures peuvent varier considérablement en fonction du moment et du lieu de l’évaluation. La mesure traditionnelle de la profondeur de l’eau, généralement prise en un seul point, introduit une incertitude dans l’estimation du volume total d’eau du réservoir.
Ces derniers temps, des dispositifs ou instruments sans équipage ont été introduits pour relever ce défi, mais la mesure simultanée de la concentration de nitrate et de la profondeur de l’eau s’est avérée difficile.
L’équipe de recherche a réalisé la mesure simultanée de la concentration en nitrates et de la profondeur de l’eau à l’aide d’un véhicule de surface sans équipage. Au cours d’une année, à partir de 2021, un bateau sans équipage équipé de capteurs électrochimiques et de capteurs acoustiques de profil de courant Doppler a été utilisé pour mesurer la concentration de nitrates et la profondeur de l’eau dans un réservoir (Daljeonji) à Pohang, dans la province du Gyeongsang du Nord en Corée du Sud.
Les 30 mesures ont révélé des variations saisonnières avec des niveaux de nitrates allant de 1 tonne à 4 tonnes. Suite à des pluies intenses, la quantité de nitrate observée était jusqu’à 17 % inférieure aux relevés précédents en raison de l’expansion rapide de l’eau. Cela souligne l’importance de prendre en compte le calendrier et les conditions météorologiques dans les évaluations de la qualité de l’eau, car les mesures peuvent conduire à une surestimation ou à une sous-estimation.
En outre, l’équipe a réussi à générer une carte haute résolution illustrant la teneur cumulée en nitrates dans le réservoir Daljeonji, sur la base des données collectées par le véhicule de surface sans équipage. Malgré une période de mesure d’un an et le confinement de l’étude à Pohang, son importance réside dans le développement indépendant d’une technologie capable de mesurer simultanément la concentration de nitrate et la profondeur de l’eau.
Le professeur Jonghun Kam, qui a dirigé la recherche, a expliqué : « Notre étude a mis en évidence à la fois les possibilités et les contraintes liées à l’utilisation de robots sans équipage dans la recherche sur l’environnement aquatique. » Il a ajouté : « Il est prévu que cette recherche fournisse un cadre directeur pour le développement de la prochaine génération du système national coréen de gestion des ressources en eau, en tirant parti de technologies avancées telles que les véhicules aériens sans équipage pour améliorer la précision des prévisions et optimiser la gestion de l’eau. »
Plus d’information:
Kwang‐Hun Lee et al, Cartographie haute résolution des charges de nitrate d’un réservoir à l’aide d’un véhicule de surface sans équipage : opportunités et défis potentiels, Recherche sur les ressources en eau (2023). DOI : 10.1029/2023WR034665