Et undervandssvævefly til måling af turbulens i Genevesøen

Kæmpe systemer af roterende vandmasser - kaldet gyres - dannes i oceaner og store søer. To EPFL-laboratorier, arbejder med University of California, Davis, bruger et undervandssvævefly til at udforske en sådan gyre i Genèvesøen og lære mere om, hvordan det påvirker den tredimensionelle struktur af det akvatiske økosystem.

I en første for Genevesøen, forskere er ved at få hidtil uset indsigt i gyres indflydelse på søens økologi takket være et undervandssvævefly udlånt fra USA. Det gule to-fløjede køretøj, som er i stand til at dykke ned til 1, 000 meter under havets overflade, vil tage målinger af Genevesøens turbulens i flere uger.

Ocean gyres, som bliver fodret af vinden og jordens rotation, er hundredvis af kilometer på tværs. Gennem centripetalkraft, som et eksempel, de forvandler plastikaffald i havet til enorme hvirvler af affald.

Gyres forekommer også i Genèvesøen, resultatet af søens topografiske form og den fremherskende vind langs søaksen. Fra juni til oktober, to gyres, hver omkring 10 kilometer i diameter, dannes ofte i de bredeste dele af søen sydvest for Morges og sydøst for Lausanne. Forskerne besluttede at studere den første, hvor der er færre både rundt omkring, der kan kollidere med svæveflyet, når det kommer til overfladen.

Vi har stadig meget at lære om gyres. Bare spørg Alexander LeBaron Forrest, professor ved University of California, Davis, og en topekspert på dette område. Han har ledet adskillige forskningsprojekter i gyres rundt om i verden ved hjælp af autonome robotter. Han har også indsamlet data i Lake Tahoe i Californien, som ligner Genevesøen på flere måder. "Vores mål er at måle turbulens i gyres så nøjagtigt som muligt, så vi kan lære mere om, hvordan hydrodynamikken påvirker sømiljøet."

Hvad rører gyren i den østlige ende af Genèvesøen op i midten af ​​søen og skyller ud på søbredden?

Hvad er dens indflydelse på de næringsstoffer, som den trækker op til overfladen eller ned i dybet? Hvilken rolle spiller det for iltning af vandoverfladen? Hvor meget klorofyl rummer det? Oscar Sepúlveda, fra EPFL's Physics of Aquatic Systems Laboratory (APHYS), håber at identificere gyrens indvirkning på fytoplanktonlaget, der dannes hver sommer i søens farvande:"Jeg vil gerne vide, om den turbulente blanding forårsaget af gyren påvirker strukturen og fordelingen af ​​fytoplankton i søen."

For at besvare alle disse spørgsmål, det tog ekspertisen fra Alcherio Martinoli, der leder doktorgradsprogrammet i robotteknologi, Kontrol og intelligente systemer (DISAL), men også et batteri af sensorer integreret i deres egne robotter. Disse inkluderer en miniaturiseret højfrekvent temperatursensor implementeret i EPFLs laboratorier af Hydromea, en af ​​skolens startups.

"Vi plejede at indsamle data ved at fastgøre sensorer til en profiler og slippe dem direkte ned i vandet fra en båd. Vi lærte meget om turbulens og udveksling med sedimentet ved hjælp af denne teknik, men desværre kun på bestemte steder. Med dette avancerede svævefly fra UC Davis, vi vil være i stand til at dække meget store områder inden for gyre, " siger Johny Wüest, som leder APHYS-laboratoriet og også er forsker i akvatisk fysik ved det schweiziske føderale institut for akvatisk videnskab og teknologi (Eawag).

Svæveflyet kan operere autonomt i flere dage ad gangen, hver fjerde time for at overføre nogle af sine data via en satellitforbindelse. Da den ikke er selvkørende, svæveflyet forstyrrer ikke de målinger, det tager. Den kan komme ned til en maksimal dybde på 250 meter i Genèvesøen, bevæger sig op og ned, mens den glider ved at ændre sit tyngdepunkt og placeringen af ​​sine batterier. Denne jojo-sti betyder, at den kan indsamle data både lodret og lateralt under hele sin rejse på mange km længde.