Enormi sistemi di masse d'acqua rotanti, chiamati gyres, si formano negli oceani e nei grandi laghi. Due laboratori EPFL, collaborando con l'Università della California, Davis, stanno usando un aliante subacqueo per esplorare uno di questi vortici nel Lago di Ginevra e saperne di più su come influenza la struttura tridimensionale dell'ecosistema acquatico.

In un primo per il Lago di Ginevra, i ricercatori stanno per ottenere informazioni senza precedenti sull'influenza dei gyre sull'ecologia dei laghi grazie a un aliante subacqueo in prestito dagli Stati Uniti. Il veicolo giallo a due ali, che è in grado di scendere fino a 1, 000 metri sotto la superficie dell'oceano, misurerà la turbolenza del Lago di Ginevra per diverse settimane.

vortici oceanici, che sono alimentati dal vento e dalla rotazione terrestre, hanno un diametro di centinaia di chilometri. Attraverso la forza centripeta, come esempio, trasformano i rifiuti di plastica nell'oceano in enormi vortici di spazzatura.

I vortici si verificano anche nel Lago di Ginevra, il risultato della forma topografica del lago e del vento prevalente lungo l'asse del lago. Da giugno a ottobre, due giri, ciascuno di circa 10 chilometri di diametro, si formano spesso nelle parti più larghe del lago a sud-ovest di Morges ea sud-est di Losanna. I ricercatori hanno deciso di studiare il primo, dove ci sono meno barche in giro che potrebbero scontrarsi con l'aliante ogni volta che emerge.

Abbiamo ancora molto da imparare sui gyres. Basta chiedere ad Alexander LeBaron Forrest, professore all'Università della California, Davis, e uno dei massimi esperti in questo campo. Ha condotto diversi progetti di ricerca sui vortici in tutto il mondo utilizzando robot autonomi. Ha anche raccolto dati a Lake Tahoe in California, che è simile al Lago di Ginevra in molti modi. "Il nostro obiettivo è misurare la turbolenza nei gyre nel modo più accurato possibile, in modo che possiamo imparare di più su come l'idrodinamica influenza l'ambiente lacustre".

Cosa solleva il vortice all'estremità orientale del Lago di Ginevra in mezzo al lago e si riversa sulla riva del lago?

Qual è il suo impatto sui nutrienti che porta in superficie o in profondità? Che ruolo ha nell'ossigenare la superficie dell'acqua? Quanta clorofilla contiene? Oscar Sepulveda, dal Laboratorio di Fisica dei Sistemi Acquatici dell'EPFL (APHYS), spera di identificare l'impatto del gyre sullo strato di fitoplancton che si forma ogni estate nelle acque del lago:"Vorrei sapere se il turbolento rimescolamento causato dal gyre influisce sulla struttura e sulla distribuzione del fitoplancton nel lago".

Per rispondere a tutte queste domande, ci è voluta la competenza di Alcherio Martinoli che dirige il Dottorato in Robotica, Control and Intelligent Systems (DISAL) ma anche una batteria di sensori integrati nei propri robot. Questi includono un sensore di temperatura ad alta frequenza miniaturizzato implementato nei laboratori dell'EPFL da Hydromea, una delle startup della scuola.

"Raccoglievamo dati collegando i sensori a un profiler e facendoli cadere direttamente nell'acqua da una barca. Abbiamo imparato molto sulla turbolenza e sullo scambio con il sedimento usando questa tecnica, ma purtroppo solo in luoghi specifici. Con questo aliante avanzato di UC Davis, saremo in grado di coprire aree molto ampie all'interno del vortice, "dice Johny Wüest, che dirige il laboratorio APHYS ed è anche ricercatore in Fisica Acquatica presso l'Istituto Federale Svizzero di Scienze e Tecnologie Acquatiche (Eawag).

L'aliante può operare autonomamente per diversi giorni alla volta, riemergendo ogni quattro ore per trasmettere parte dei suoi dati tramite collegamento satellitare. Poiché non è semovente, la vela non interferisce con le misurazioni che prende. Può scendere fino a una profondità massima di 250 metri nel Lago di Ginevra, muovendosi su e giù mentre scivola cambiando il suo centro di gravità e la posizione delle sue batterie. Questo percorso yo-yo significa che può raccogliere dati sia verticalmente che lateralmente durante il suo viaggio di molti km di lunghezza.