Étudier le changement climatique avec un drone radar sur glace

Jul 09, 2023

Ce système économique sonde sous la glace pour découvrir ses secrets

Peregrine, un système radar de pénétration des glaces basé sur un drone, a été testé au-dessus du glacier Slakbreen en Norvège en mars.

JE'je suis debout au sommet de 100 mètres de glace, regardant un drone sillonner le glacier Slakbreen sur l'archipel norvégien du Svalbard, à plus de 600 kilomètres au nord du continent. Je fais partie d'une équipe qui teste Peregrine, un véhicule aérien sans pilote (UAV) à voilure fixe équipé d'un radar miniaturisé pénétrant dans la glace, qui peut imager la glace glaciaire jusqu'au substrat rocheux en contrebas.

Il fait –27 °C, descendant en dessous de –40 °C avec le refroidissement éolien, bien en dessous de la température de fonctionnement de la plupart des équipements commerciaux que nous avons apportés pour cette expédition. Nos téléphones, ordinateurs portables et appareils photo tombent rapidement en panne. Le dernier de nos ordinateurs qui fonctionne encore est posé sur un petit coussin chauffant à l’intérieur de sa propre petite tente.

Aussi rude que soit le temps, nous avons l'intention que Peregrine opère dans des conditions encore plus difficiles, en étudiant régulièrement les calottes glaciaires de l'Antarctique et du Groenland. Ces grandes masses stockent suffisamment d’eau pour élever le niveau de la mer de 65 mètres si elles fondent entièrement. Même si aucune des deux calottes glaciaires ne devrait fondre complètement dans un avenir proche, leur ampleur incroyable entraîne des changements même minimes qui ont des conséquences sur l’avenir de notre planète. Et les données recueillies par Peregrine aideront les scientifiques à comprendre comment ces zones critiques réagiront au changement climatique.

Thomas Teisberg, titulaire d'un doctorat en génie électrique. candidat à l'Université de Stanford, lance Peregrine sur le glacier Slakbreen en Norvège.

Les scientifiques étudient depuis longtemps les changements dans la hauteur de la surface des calottes glaciaires, en utilisant les données collectées par des altimètres laser satellitaires. Ces données proviennent en grande partie d'ICESat, lancé en 2003, et de son successeur, ICESat-2, lancé en 2018. Grâce aux informations provenant de ces satellites de la NASA, les scientifiques mesurent le changement d'altitude, qu'ils utilisent pour déduire l'impact net des mouvements de surface. des processus tels que les chutes de neige et la fonte des neiges, ainsi que la vitesse à laquelle les calottes glaciaires libèrent des icebergs dans l'océan.

Ces mesures sont certes importantes, mais l'altimétrie laser ne fournit aucune information directe sur ce qui se passe sous la surface, y compris sur la façon dont la glace se déforme et comment elle glisse sur la roche sous-jacente.

Et alors que nous essayons de comprendre comment les calottes glaciaires réagissent aux nouveaux extrêmes climatiques, ces processus sont essentiels. Quel sera l’impact des changements de température sur la vitesse à laquelle la glace se déforme sous son propre poids ? Dans quelle mesure l’eau liquide atteignant le fond d’un glacier lubrifiera-t-elle son lit et fera-t-elle glisser plus rapidement la glace dans l’océan ?

Pour obtenir des réponses à ces questions, il faut voir sous la surface. Entrez dans le radar pénétrant dans les glaces (IPR), une technologie qui utilise des ondes radio pour imager les couches internes des glaciers et le lit situé en dessous. Contrairement à d’autres méthodes plus exigeantes en main-d’œuvre, telles que le forage de trous de forage ou l’installation de réseaux de géophones pour collecter des données sismiques, les systèmes IPR ont été déployés dès leurs premiers jours à bord d’avions.

Peregrine atterrit après un vol d'essai en Norvège.

Dans les années 1960, dans le cadre d’une collaboration internationale, un avion de transport Lockheed C-130 Hercules de l’US Navy a été transformé en avion de collecte de données IPR. Le projet (dont je parlerai un peu plus en détail dans un article a montré qu'il était possible de collecter rapidement ce type de données, même dans les régions les plus reculées de l'Antarctique. Depuis lors, les instruments IPR se sont améliorés, tout comme le des moyens d’analyser les données et de les utiliser pour prédire l’augmentation future du niveau de la mer.

Cependant, entre-temps, les avions utilisés pour collecter les données ont relativement peu changé. Les instruments modernes sont souvent pilotés sur des DHC-6 Twin Otters de Havilland Canada, qui sont des turbopropulseurs bimoteurs, ou sur des Basler BT-67, qui sont des Douglas DC-3 modifiés. (Certains Basler effectuant des missions en Antarctique aujourd'hui ont effectué des missions pendant la Seconde Guerre mondiale au cours de leur vie passée.) Et bien que le soutien à ces opérations varie selon les pays, la demande de nouvelles données dépasse la capacité des avions avec équipage à les collecter, au moins avec un prix. une étiquette qui ne la met pas hors de portée de tous, sauf des opérations les mieux financées.