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    Le S-MODE de la NASA s'envole dans les airs et en mer pour étudier les tourbillons océaniques

    Dynamique océanique sous-méso-échelle, comme les tourbillons et les petits courants, sont responsables du motif tourbillonnant de ces proliférations de phytoplancton (en vert et bleu clair) dans l'océan Atlantique Sud le 5 janvier 2021. Crédit:Goddard Space Flight Center Ocean Color de la NASA, en utilisant les données du satellite NOAA-20 et du satellite commun NASA-NOAA Suomi NPP

    Après avoir été retardé de plus d'un an en raison de la pandémie, une campagne de terrain de la NASA pour étudier le rôle des tourbillons à petite échelle et des courants océaniques dans le changement climatique prend son envol et prend son envol en mai 2021.

    À l'aide d'instruments scientifiques à bord d'un planeur océanique automoteur et de plusieurs avions, ce premier déploiement de la mission Sub-Mesoscale Ocean Dynamics Experiment (S-MODE) déploiera sa suite d'instruments hydriques et aériens pour s'assurer qu'ils fonctionnent ensemble pour montrer ce qui se passe juste sous la surface de l'océan. La campagne de terrain à part entière débutera en octobre 2021, avec l'avion basé au centre de recherche Ames de la NASA à Mountain View, Californie.

    "Cette campagne de mai vise en grande partie à comparer différentes façons de mesurer les courants de surface des océans afin que nous puissions avoir confiance en ces mesures lorsque nous arriverons au pilote en octobre, " dit Tom Farrar, scientifique associé à la Woods Hole Oceanographic Institution dans le Massachusetts et chercheur principal pour S-MODE.

    L'équipe S-MODE espère en savoir plus sur les mouvements à petite échelle de l'eau océanique tels que les tourbillons. Ces tourbillons s'étendent sur environ 6,2 miles ou dix kilomètres, l'eau de l'océan se déplaçant lentement dans un motif tourbillonnant. Les scientifiques pensent que ces tourbillons jouent un rôle important dans le déplacement de la chaleur de la surface vers les couches océaniques en dessous, et vice versa. En outre, les tourbillons peuvent jouer un rôle dans l'échange de chaleur, gaz et nutriments entre l'océan et l'atmosphère terrestre. Comprendre ces tourbillons à petite échelle aidera les scientifiques à mieux comprendre comment les océans de la Terre ralentissent le changement climatique mondial.

    Laurent Grare de la Scripps Institution of Oceanography se prépare à récupérer un Wave Glider lors d'un test de pré-déploiement. Paré de panneaux solaires et de plusieurs instruments scientifiques, le planeur à vagues se propulsera de l'île de Santa Catalina plus loin au large. Crédit :Benjamin Greenwood / Woods Hole Oceanographic Institution

    L'équipe utilise un planeur commercial automoteur équipé d'instruments scientifiques capables d'étudier l'océan depuis sa surface. Les gadgets les plus importants à bord sont les profileurs de courant acoustique Doppler, qui utilisent un sonar pour mesurer la vitesse de l'eau et recueillir des informations sur la vitesse à laquelle les courants et les tourbillons se déplacent, et dans quel sens. Le planeur transporte également des instruments pour mesurer la vitesse du vent, température et humidité de l'air, température et salinité de l'eau, et le rayonnement lumineux et infrarouge du Soleil.

    "Le planeur de vague ressemble à une planche de surf avec un grand store vénitien dessous, " dit Farrar.

    Ce "store vénitien" est immergé sous l'eau, se déplaçant de haut en bas avec les vagues de l'océan pour propulser le planeur vers l'avant à environ un mile par heure. De cette façon, le planeur sera déployé depuis La Jolla, Californie, la collecte de données alors qu'il parcourt plus de 100 kilomètres dans l'océan au large de l'île de Santa Catalina.

    Les nouvelles données permettront aux scientifiques d'estimer les échanges de chaleur et de gaz entre l'atmosphère terrestre et l'océan, et par conséquent mieux comprendre le changement climatique mondial.

    "Nous savons que l'atmosphère se réchauffe. Nous savons que les vents accélèrent. Mais nous ne comprenons pas vraiment où va toute cette énergie, " a déclaré Ernesto Rodriguez, chercheur au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, et chercheur principal adjoint pour les parties aéroportées de S-MODE. Il est probable que cette énergie va dans l'océan, mais les détails du fonctionnement de ce processus sont encore inconnus. L'équipe pense que les tourbillons à petite échelle peuvent aider à déplacer la chaleur de l'atmosphère vers les couches plus profondes de l'océan.

    Un équipage de conduite se prépare pour le B200 King Air Sub-Mesoscale Ocean Dynamics Experiment (S-MODE) au Armstrong Flight Research Center de la NASA à Edwards, Californie. De gauche à droite, Jeroen Molemaker et Scott "Jelly" Howe. Crédit :Lauren Hughes, NASA Armstrong

    Yeux et instruments scientifiques dans le ciel

    Alors que le Wave Glider poursuit sa lente marche à la surface de l'océan, plusieurs avions survoleront le ciel pour collecter des données d'un point de vue différent.

    « Dans un avion, nous pouvons obtenir un instantané d'une vaste zone pour voir le contexte de la façon dont les mouvements océaniques à plus grande et plus petite échelle interagissent, " dit Rodriguez.

    Par exemple, un navire ou un planeur à vagues se déplace lentement en ligne droite, prendre des mesures précises de la température de surface de la mer à des moments et des endroits spécifiques. Les avions se déplacent plus vite et peuvent couvrir plus de terrain, mesurer très rapidement la température de surface de la mer d'une large bande d'océan.

    "C'est comme prendre une image infrarouge plutôt que d'utiliser un thermomètre, " expliqua Farrar.

    Deux avions seront utilisés dans les vols d'essai de mai :un avion B200 du centre de vol Armstrong de la NASA à Edwards, California et un avion commercial de Twin Otter International. Le B200 transporte un instrument de la NASA JPL appelé DopplerScatt pour mesurer les courants et les vents près de la surface de l'océan avec un radar. L'instrument MOSES (Multiscale Observing System of the Ocean Surface) de l'Université de Californie, Los Angeles est également à bord pour collecter des données sur la température de surface de la mer. Sur l'avion Twin Otter se trouve le système de détection aérienne modulaire (MASS) de la Scripps Institution of Oceanography de l'Université de Californie, San Diego, qui est un instrument capable de mesurer la hauteur des vagues à la surface de l'océan.

    Delphine Hypolite, Opérateur du système d'observation multi-échelle de la surface de l'océan (MOSES) de l'Université de Californie à Los Angeles, effectue des vérifications avant vol sur le système de caméra MOSES au centre de recherche en vol Armstrong de la NASA à Edwards, Californie. Crédit :Lauren Hughes, NASA Armstrong

    La flotte gagnera un troisième membre pour les expériences d'octobre :l'avion Gulfstream III du Langley Research Center de la NASA avec le spectromètre d'imagerie à distance portable (PRISM) du JPL, un instrument pour mesurer le phytoplancton et d'autres matières biologiques dans l'eau. Les déploiements d'octobre utiliseront également un grand navire et quelques voiliers autonomes, appelé Saildrones, en plus des avions et des Wave Gliders.

    Après près d'un an et demi de retards dus à la pandémie, l'équipe S-MODE est ravie de mettre leurs avions dans le ciel et les planeurs dans l'eau. "C'était frustrant, " Rodriguez a dit, "mais l'équipe scientifique n'a pas ralenti. La science continue de progresser."


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