Enorme systemen van roterende watermassa's - gyres genaamd - vormen zich in oceanen en grote meren. Twee EPFL-laboratoria, werken met de Universiteit van Californië, Davis, gebruiken een onderwaterzweefvliegtuig om zo'n gyre in het Meer van Genève te verkennen en meer te leren over hoe dit de driedimensionale structuur van het aquatische ecosysteem beïnvloedt.

In een primeur voor het Meer van Genève, Onderzoekers staan ​​op het punt ongekend inzicht te krijgen in de invloed van gyres op de ecologie van meren dankzij een onderwaterzweefvliegtuig in bruikleen van de Verenigde Staten. Het gele voertuig met twee vleugels, die kan duiken tot 1, 000 meter onder het oppervlak van de oceaan, zal gedurende enkele weken de turbulentie van het Meer van Genève meten.

Oceaan gyres, die worden gevoed door wind en de rotatie van de aarde, zijn honderden kilometers breed. Door middel van middelpuntzoekende kracht, als voorbeeld, ze veranderen plastic afval in de oceaan in enorme draaikolken van afval.

Gyres komen ook voor in het Meer van Genève, het resultaat van de topografische vorm van het meer en de heersende wind langs de as van het meer. Van juni tot oktober, twee gyres, elk ongeveer 10 kilometer in diameter, vormen zich vaak in de breedste delen van het meer ten zuidwesten van Morges en ten zuidoosten van Lausanne. De onderzoekers besloten om de eerste te bestuderen, waar er minder boten in de buurt zijn die in aanvaring kunnen komen met het zweefvliegtuig wanneer het aan de oppervlakte komt.

We moeten nog veel leren over gyres. Vraag het maar aan Alexander LeBaron Forrest, hoogleraar aan de Universiteit van Californië, Davis, en een topexpert op dit gebied. Hij heeft verschillende onderzoeksprojecten geleid naar gyres over de hele wereld met behulp van autonome robots. Hij heeft ook gegevens verzameld in Lake Tahoe in Californië, die in een aantal opzichten vergelijkbaar is met het Meer van Genève. "Ons doel is om turbulentie in gyres zo nauwkeurig mogelijk te meten, zodat we meer kunnen leren over hoe de hydrodynamica de omgeving van het meer beïnvloedt."

Wat wekt de werveling aan de oostkant van het Meer van Genève op in het midden van het meer en spoelt aan op de oever van het meer?

Wat is de impact op de voedingsstoffen die het naar de oppervlakte of naar de diepte trekt? Welke rol speelt het bij het zuurstofrijk maken van het wateroppervlak? Hoeveel chlorofyl bevat het? Oscar Sepulveda, van EPFL's Physics of Aquatic Systems Laboratory (APHYS), hoopt de impact van de gyre op de laag fytoplankton die zich elke zomer in de wateren van het meer vormt te identificeren:"Ik zou graag willen weten of de turbulente vermenging veroorzaakt door de gyre de structuur en distributie van fytoplankton in het meer beïnvloedt."

Om al deze vragen te beantwoorden, het vergde de expertise van Alcherio Martinoli, die het doctoraatsprogramma in robotica leidt, Control en Intelligent Systems (DISAL), maar ook een batterij sensoren geïntegreerd in hun eigen robots. Deze omvatten een geminiaturiseerde hoogfrequente temperatuursensor geïmplementeerd in EPFL's labs door Hydromea, een van de startups van de school.

"Vroeger verzamelden we gegevens door sensoren aan een profiler te bevestigen en ze vanaf een boot rechtstreeks in het water te laten vallen. We hebben veel geleerd over turbulentie en uitwisseling met het sediment met behulp van deze techniek, maar helaas alleen op specifieke locaties. Met dit geavanceerde zweefvliegtuig van UC Davis, we zullen in staat zijn om zeer grote gebieden binnen de gyre te bestrijken, " zegt Johny Wüest, die aan het hoofd staat van het APHYS-lab en ook onderzoeker is in Aquatic Physics aan het Zwitserse Federale Instituut voor Aquatische Wetenschap en Technologie (Eawag).

Het zweefvliegtuig kan meerdere dagen achter elkaar autonoom opereren, om de vier uur opduiken om een ​​deel van zijn gegevens via een satellietverbinding te verzenden. Omdat het niet zelfrijdend is, het zweefvliegtuig interfereert niet met de metingen die het doet. Het kan afdalen tot een maximale diepte van 250 meter in het Meer van Genève, op en neer bewegen terwijl het glijdt door het zwaartepunt en de positie van de batterijen te veranderen. Dankzij dit jojo-pad kan hij zowel verticaal als zijdelings gegevens verzamelen tijdens zijn vele kilometers lange reis.