Un groupe de 326 bouées dérivantes a été initialement largué en février 2016 dans un quadrillage dans le golfe du Mexique. Les points blancs de la vidéo se dispersent, mais les points rouges s'agglutinent dans une zone de la taille d'un terrain de football. Crédit :Andrey Shcherbina/Université de Washington
Une expérience mettant en vedette la plus grande flottille de capteurs jamais déployée dans une seule zone fournit de nouvelles informations sur la façon dont les débris marins, ou épave, se déplace à la surface de l'océan.
L'expérience menée dans le golfe du Mexique près du site de la marée noire de Deepwater Horizon a placé des centaines de capteurs à la dérive pour observer comment les matériaux se déplacent à la surface de l'océan. Plutôt que de s'étaler, comme les calculs actuels le prédisent, beaucoup d'entre eux se sont regroupés en un groupe serré.
Les résultats sont prometteurs pour le nettoyage de la pollution marine et ont des implications plus larges pour les sciences océaniques. Le document en libre accès a été publié la semaine du 16 janvier dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .
« Observer des objets flottants répartis sur une région de la taille d'une ville concentrée dans une région plus petite qu'un stade de football était tout simplement incroyable, " a déclaré le premier auteur Eric D'Asaro, professeur d'océanographie à l'UW. "Nous savions qu'il y aurait une certaine concentration, mais la magnitude vue était assez étonnante."
La science des manuels prédirait que la matière dans l'océan se diffuserait simplement, c'est-à-dire s'écarter ou couler avec les courants. Mais des recherches récentes ont commencé à explorer le rôle des fronts océaniques et des vortex, et une étude de 2015 a montré que les tourbillons à petite échelle poussent le phytoplancton jusqu'à des centaines de pieds sous la surface de l'eau.
Le projet a utilisé des centaines de bouées dérivantes en plastique blanc biodégradable dans plusieurs expériences pour imiter comment les épaves, ou des débris flottants, voyage dans l'océan. Crédit :CARTHE/Guillaume Novelli
La nouvelle étude montre que de tels tourbillons peuvent attirer des épaves provenant d'une vaste zone. Si les scientifiques pouvaient d'une manière ou d'une autre observer ou prédire ce comportement d'entonnoir, cela pourrait aider à nettoyer les déversements de pétrole ou à récupérer les plastiques marins et autres débris flottants.
"L'espoir est d'appliquer cela dans les projets de nettoyage des océans, mais nous devons d'abord trouver comment observer ou prédire où ces concentrations se produiront, " D'Asaro a déclaré.
La recherche a été financée par l'Initiative de recherche du golfe du Mexique, soutenue par l'industrie.
Pour la campagne terrain 2016, Le co-auteur Tamay Özgökmen et son équipe de l'Université de Miami ont conçu des capteurs de dérive peu coûteux construits à partir de plastique biodégradable afin que des centaines puissent être déployés à la fois. Lors d'une croisière hivernale, l'équipe a placé les instruments à environ 75 kilomètres de l'embouchure du fleuve Mississippi, dans une région où frais, l'eau froide de la rivière rencontre plus salée, des eaux plus chaudes et plus denses du golfe du Mexique. La croisière a déployé plus de 1, 000 dériveurs, ce qui en fait le plus grand déploiement jamais réalisé de dériveurs océaniques à suivi individuel en un seul endroit pour voir comment ils se comportent en groupe.
Des chercheurs larguent les instruments biodégradables du côté d'un navire dans le golfe du Mexique début 2016. Crédit :CARTHE/Guillaume Novelli
L'expérience qui fait l'objet de cette étude a largué 326 bouées dérivantes dans une grille espacée de 1 kilomètre sur une période d'environ 16 heures. Huit jours plus tard, environ la moitié des dériveurs étaient contenus dans un cercle de la taille de 60 mètres (200 pieds), une superficie 400 fois plus petite qu'au début. Les observations sous-marines montrent un renflement d'eau de mer plongeant simultanément à cet endroit.
"C'est un peu comme le vortex en rotation qui se forme dans une baignoire :l'eau coule dans une petite région, mais l'eau d'une région beaucoup plus vaste se déplace vers le vortex, " D'Asaro a déclaré.
Les bouées dérivantes flottent et sont restées flottantes à la surface. Ils sont restés regroupés pendant environ 10 jours, puis se sont lentement dispersés au cours des semaines suivantes. Pendant ce temps, l'autre moitié des dériveurs s'est simplement répartie sur une zone de 100 kilomètres, comme les calculs traditionnels le prédisent.
"C'est probablement ainsi que fonctionne finalement l'échange vertical dans l'océan, " a déclaré le deuxième auteur Andrey Shcherbina, un océanographe au Laboratoire de physique appliquée de l'UW. « Même si nous considérons le mélange océanique comme un processus à grande échelle, une fois que nous commençons à regarder de plus près, nous commençons à réaliser que cela pourrait en fait arriver épisodiquement, à très petite échelle, à certains points d'accès qui clignotent ici et là."
Les résultats ont également des implications plus larges sur le comportement de l'océan. Si le mélange se produit à plus petite échelle, et un matériau moins flottant est aspiré dans le vortex, alors des modèles plus fins pourraient mieux capturer des processus tels que les efflorescences de plantes marines, le transport du carbone et la circulation de l'eau.
"Il y a eu de plus en plus de raisons théoriques de croire que quelque chose comme ça devrait arriver, et quelques mesures précédentes qui ont soutenu ces idées, " D'Asaro a déclaré. "Mais je pense que ce sera une expérience historique, parce que c'est tellement dramatique et facile à comprendre."
