Premier déploiement d'une version antérieure de la bouée acoustique Ice-tethered (ITAB), Mars 2017. Crédit :U.S. Navy
Les scientifiques du Laboratoire de recherche naval des États-Unis ont mis au point des bouées acoustiques ancrées dans la glace pour surveiller l'environnement acoustique et océanographique dans l'Arctique en évolution. Les bouées fournissent des données océanographiques essentielles pour améliorer les capacités de prévision des modèles océaniques et climatiques.
Ces bouées ont validé les théories de propagation du son des chercheurs de l'Arctique et continueront de guider et de valider les études théoriques dans la mer de Beaufort de mars 2020 à mars 2021.
"Notre travail, en temps réel, fait la tomographie dans l'océan avec des bouées, " dit Altan Turgut, chercheur en physique au LNR. "Toutes les quatre heures, ils assimilent les données dans les modèles océaniques."
La tomographie acoustique océanique est une technique qui utilise des ondes sonores pour imager des sections de la température et du courant océaniques.
Les bouées sont une alternative pratique aux techniques de mesures acoustiques et océanographiques plus traditionnelles, car ils offrent une surveillance en temps réel et une capacité opérationnelle. En outre, ils permettent la communication acoustique sous la glace et la capacité de navigation pour les plates-formes mobiles telles que les planeurs océaniques et les véhicules autonomes sous-marins.
Turgut et ses collègues ont commencé à étudier les effets de l'évolution des caractéristiques de la glace en 2016 sur les performances du sonar à moyenne fréquence dans l'Arctique moderne. Les sonars à moyenne fréquence ont une gamme de fréquences similaire à la plupart des chants d'oiseaux courants.
Le Billboard Array construit par le Laboratoire de recherche naval des États-Unis est un instrument acoustique équipé de 64 éléments récepteurs. Il différencie et amplifie les sons provenant de différentes directions. Le réseau a fourni des données acoustiques remarquables dans des conditions océanographiques saisonnières et de glace de mer au cours de l'expérience multi-institutionnelle de prorogation acoustique du bassin canadien (CANAPE) dans les mers de Beaufort et de Chukchi. Crédit :U.S. Navy
Les chercheurs ont participé à plusieurs expéditions multi-institutionnelles dans l'Arctique pour évaluer l'impact de l'évolution de la glace de mer sur les performances du sonar à moyenne fréquence.
Turgut et son équipe ont déployé plusieurs instruments d'amarrage acoustiques et environnementaux construits par le LNR au cours de l'expérience multi-institutionnelle de prorogation acoustique du bassin canadien (CANAPE) dans les mers de Beaufort et de Chukchi sur les côtes nord-est et nord-ouest de l'Alaska.
Deux sources d'amarrage ont transmis des signaux à moyenne fréquence toutes les quatre heures pendant 40 minutes et un Billboard Array a enregistré des données acoustiques au cours de l'expérience d'un an.
Le Billboard Array est un instrument acoustique équipé de 64 éléments récepteurs situés dans un plan vertical de 7 mètres sur 4 mètres. Il différencie et amplifie les sons provenant de différentes directions. Le réseau a fourni des données acoustiques remarquables dans des conditions océanographiques saisonnières et de glace de mer.
"Les résultats de CANAPE ont montré que des transmissions sonores favorables sont possibles dans une couche d'eau froide et plus douce à des profondeurs de 100 à 200 mètres, " a déclaré Turgut. " Les sons étaient délimités par les eaux chaudes de l'été du Pacifique d'en haut et les eaux chaudes de l'Atlantique d'en bas. " Les chercheurs ont également développé le premier modèle mathématique pour simuler et prédire la propagation du son sous la glace, appelé équation parabolique arctique.
Les composants d'un laboratoire de recherche naval américain ont développé une bouée acoustique ce-tethered (ITAB). Crédit :Laboratoire de recherche naval des États-Unis
"Ce modèle simule avec précision l'interaction des ondes sonores avec la glace de mer qui a été un problème numérique difficile, " a déclaré Michael Collins, Mathématicien du LNR qui a développé l'équation parabolique arctique.
Les preuves scientifiques indiquent que le caractère de la banquise arctique continue de changer. La composition actuelle de la glace de mer est plus mince, plus jeune et a diminué à un taux de 13 pour cent en été et de trois pour cent en hiver par décennie.
"L'interaction entre l'océan et l'atmosphère augmente et devient similaire à celles des basses latitudes avec des conditions d'océan plus ouvert et de glace mince fragile, " dit Turgut. " Par conséquent, des mesures acoustiques de la nouvelle composition de la glace et de l'hydrographie près de la surface seraient essentielles pour des prévisions précises des modèles océaniques et climatiques dans l'Arctique. »
