Dans les eaux froides et agitées de la baie de la résurrection en Alaska, tous les yeux étaient rivés sur l’eau grise, à la recherche d’une seule chose.
Ce n’était pas un jet de baleines à bosse qui traversent ce fjord pittoresque, ou une loutre de mer paressant sur le dos, grignotant un crabe royal.
Au lieu de cela, tout le monde à bord du Nanuq, un navire de recherche de l’Université d’Alaska Fairbanks, regardait où un planeur sous-marin rose vif de 5 pieds (1,52 mètre) de long a fait surface.
Le planeur, considéré comme le premier configuré avec un grand capteur pour mesurer les niveaux de dioxyde de carbone dans l’océan, venait de terminer sa première mission nocturne.
Conçu pour plonger à 3 281 pieds (1 000 mètres) et parcourir des parties reculées de l’océan, le véhicule autonome a été déployé dans le golfe d’Alaska ce printemps pour fournir une compréhension plus approfondie de la chimie de l’océan à l’ère du changement climatique. La recherche pourrait constituer une avancée majeure dans la surveillance des gaz à effet de serre dans les océans, car jusqu’à présent, la mesure des concentrations de CO2 – un quantificateur de l’acidification des océans – était principalement effectuée à partir de navires, de bouées et d’amarres attachées au fond de l’océan.
« L’acidification des océans est un processus par lequel les humains émettent du dioxyde de carbone dans l’atmosphère par leurs activités de combustion de combustibles fossiles et de modification de l’utilisation des terres », a déclaré Andrew McDonnell, océanographe au College of Fisheries and Ocean Sciences de l’Université d’Alaska Fairbanks.
Les océans ont rendu un immense service aux humains en absorbant une partie du C02. Sinon, il y en aurait beaucoup plus dans l’atmosphère, emprisonnant la chaleur du soleil et réchauffant la Terre.
« Mais le problème est maintenant que l’océan change sa chimie à cause de cette absorption », a déclaré Claudine Hauri, océanographe au Centre international de recherche sur l’Arctique à l’Université.
L’énorme quantité de données recueillies est utilisée pour étudier l’acidification des océans qui peut nuire et tuer certaines espèces marines.
L’augmentation de l’acidité des océans affecte certains organismes marins qui fabriquent des coquillages. Ce processus pourrait tuer ou rendre un organisme plus sensible aux prédateurs.
Pendant plusieurs semaines ce printemps, Hauri et McDonnell, qui sont mariés, ont travaillé avec des ingénieurs de Cyprus Subsea Consulting and Services, qui a fourni le planeur sous-marin, et 4H-Jena, une société allemande qui a fourni le capteur inséré dans le drone.
La plupart du temps, les chercheurs emmenaient le planeur de plus en plus loin dans Resurrection Bay depuis la communauté côtière de Seward pour effectuer des tests.
Après sa première mission nocturne, un membre de l’équipage l’a repéré flottant dans l’eau, et le Nanuq – le mot inupiat pour ours polaire – a reculé pour laisser les gens tirer le planeur de 130 livres (59 kilogrammes) sur le navire. Ensuite, le capteur a été retiré du drone et s’est précipité dans la cabine du navire pour télécharger ses données.
Considérez le capteur d’un pied de haut (0,30 mètre) d’un diamètre de 6 pouces (15,24 centimètres) comme un laboratoire dans un tube, avec des pompes, des vannes et des membranes se déplaçant pour séparer le gaz de l’eau de mer. Il analyse le CO2 et enregistre et stocke les données dans un système à température contrôlée. Beaucoup de ces composants de capteurs utilisent l’alimentation de la batterie.
Puisqu’il s’agit de la norme de l’industrie, le capteur est le même que celui que l’on trouve sur n’importe quel navire ou laboratoire travaillant avec des mesures de CO2.
Hauri a déclaré que l’utilisation de cela était « une étape énorme pour pouvoir accueillir un capteur aussi gros et gourmand en énergie, c’est donc spécial pour ce projet ».
« Je pense qu’elle est l’une des premières personnes à utiliser (des planeurs) pour mesurer directement le CO2, donc c’est très, très excitant », a déclaré Richard Feely, le Administration nationale des océans et de l’atmosphère chercheur principal au Pacific Marine Environmental Laboratory de l’agence à Seattle. Il a dit que Hauri était étudiante diplômée en 2007 lorsqu’elle l’a accompagné lors de la première croisière d’acidification qu’il ait jamais menée.
Le défi, a déclaré Feely, est d’effectuer les mesures sur un planeur avec le même degré d’exactitude et de précision que les tests à bord des navires.
« Nous devons avoir confiance dans nos mesures et confiance dans nos modèles si nous voulons faire des déclarations scientifiques importantes sur la façon dont les océans évoluent au fil du temps et comment cela va affecter nos importants systèmes économiques qui dépendent de la nourriture de la mer « , a-t-il déclaré, notant que les impacts de l’acidification sont déjà observés dans le nord-ouest du Pacifique sur les huîtres, les crabes dormeurs et d’autres espèces.
Des chercheurs au Canada avaient auparavant attaché un prototype de capteur de CO2 plus petit à un drone sous-marin dans la mer du Labrador, mais ont constaté qu’il n’atteignait pas encore les objectifs d’observation de l’acidification des océans.
« Les tests ont montré que le capteur de planeur fonctionnait dans un environnement difficile mais avait besoin de plus de développement », a déclaré Nicolai von Oppeln-Bronikowski, responsable du programme de planeur à l’Ocean Frontier Institute de l’Université Memorial de Terre-Neuve, dans un e-mail.
Les deux équipes « utilisent simplement deux types de capteurs différents pour résoudre le même problème, et il est toujours bon d’avoir deux options différentes », a déclaré Hauri.
Il n’y a pas d’unité GPS à l’intérieur du drone autonome sous-marin. Au lieu de cela, après avoir été programmé, il se dirige seul pour parcourir l’océan selon les instructions de navigation – sachant jusqu’où descendre dans la colonne d’eau, quand échantillonner et quand faire surface et envoyer un signal de localisation afin qu’il puisse être récupéré.
Alors que les tests de drones étaient en cours, le navire de recherche américain Sikuliaq, propriété de la National Science Foundation et exploité par l’université, a mené sa propre mission de deux semaines dans le golfe pour prélever des échantillons de carbone et de pH dans le cadre de travaux en cours chaque printemps, été et tomber.
Ces méthodes se limitent à collecter des échantillons à partir d’un point fixe tandis que le planeur pourra parcourir tout l’océan et fournir aux chercheurs une multitude de données sur la composition chimique de l’océan.
La vision est d’avoir un jour une flotte de planeurs robotisés opérant dans les océans du monde entier, offrant un aperçu en temps réel des conditions actuelles et un moyen de mieux prédire l’avenir.
« Nous pouvons … comprendre beaucoup plus ce qui se passe dans l’océan que nous ne l’avons été auparavant », a déclaré McDonnell.
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