D'énormes systèmes de masses d'eau en rotation, appelés gyres, se forment dans les océans et les grands lacs. Deux laboratoires de l'EPFL, en collaboration avec l'Université de Californie, Davis, utilisent un planeur sous-marin pour explorer l'un de ces tourbillons dans le lac Léman et en savoir plus sur la façon dont il affecte la structure tridimensionnelle de l'écosystème aquatique.

Dans une première pour le lac Léman, des chercheurs sont sur le point d'acquérir un aperçu sans précédent de l'influence des gyres sur l'écologie des lacs grâce à un planeur sous-marin prêté par les États-Unis. Le véhicule jaune à deux ailes, qui est capable de plonger jusqu'à 1, 000 mètres sous la surface de l'océan, prendra des mesures des turbulences du lac Léman pendant plusieurs semaines.

gyres océaniques, qui sont alimentés par le vent et la rotation de la terre, font des centaines de kilomètres de diamètre. Par la force centripète, par exemple, ils transforment les déchets plastiques dans l'océan en d'énormes vortex de déchets.

Des tourbillons se produisent également dans le lac Léman, le résultat de la forme topographique du lac et du vent dominant le long de l'axe du lac. De juin à octobre, deux gyres, chacun environ 10 kilomètres de diamètre, se forment souvent dans les parties les plus larges du lac au sud-ouest de Morges et au sud-est de Lausanne. Les chercheurs ont décidé d'étudier le premier, où il y a moins de bateaux autour qui pourraient entrer en collision avec le planeur chaque fois qu'il fait surface.

Nous avons encore beaucoup à apprendre sur les gyres. Demandez à Alexander LeBaron Forrest, professeur à l'Université de Californie, Davis, et un grand expert dans ce domaine. Il a dirigé plusieurs projets de recherche sur les gyres à travers le monde à l'aide de robots autonomes. Il a également collecté des données à Lake Tahoe en Californie, qui ressemble à plusieurs égards au lac Léman. "Notre objectif est de mesurer le plus précisément possible les turbulences dans les gyres, afin que nous puissions en savoir plus sur la façon dont l'hydrodynamique affecte l'environnement du lac."

Qu'est-ce que le tourbillon à l'extrémité orientale du lac Léman soulève au milieu du lac et se déverse sur les rives du lac ?

Quel est son impact sur les nutriments qu'il remonte en surface ou en profondeur ? Quel rôle joue-t-il dans l'oxygénation de la surface de l'eau ? Combien de chlorophylle contient-il ? Oscar Sepúlveda, du Laboratoire de physique des systèmes aquatiques de l'EPFL (APHYS), espère identifier l'impact du tourbillon sur la couche de phytoplancton qui se forme chaque été dans les eaux du lac :« J'aimerais savoir si le mélange turbulent causé par le tourbillon affecte la structure et la répartition du phytoplancton dans le lac.

Pour répondre à toutes ces questions, il a fallu l'expertise d'Alcherio Martinoli qui dirige le programme doctoral en robotique, Systèmes de Contrôle et Intelligents (DISAL) mais aussi une batterie de capteurs intégrés à leurs propres robots. Il s'agit notamment d'un capteur de température haute fréquence miniaturisé mis en œuvre dans les laboratoires de l'EPFL par Hydromea, l'une des startups de l'école.

"Nous avions l'habitude de collecter des données en attachant des capteurs à un profileur et en les laissant tomber directement dans l'eau depuis un bateau. Nous avons beaucoup appris sur les turbulences et les échanges avec les sédiments grâce à cette technique, mais malheureusement seulement à des endroits spécifiques. Avec ce planeur avancé de UC Davis, nous pourrons couvrir de très grandes zones à l'intérieur du gyre, " dit Johny Wüest, qui dirige le laboratoire APHYS et est également chercheur en physique aquatique à l'Institut fédéral suisse des sciences et technologies aquatiques (Eawag).

Le planeur peut fonctionner de manière autonome pendant plusieurs jours à la fois, refaisant surface toutes les quatre heures pour transmettre une partie de ses données via une connexion satellite. Comme il n'est pas automoteur, le planeur n'interfère pas avec les mesures qu'il prend. Il peut descendre jusqu'à une profondeur maximale de 250 mètres dans le lac Léman, se déplaçant de haut en bas comme il glisse en changeant son centre de gravité et la position de ses batteries. Ce chemin yo-yo lui permet de collecter des données à la fois verticalement et latéralement tout au long de son parcours de plusieurs kilomètres.