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Les turbulences des avions s’aggravent avec le changement climatique. Étudier les oiseaux pourrait aider

Getty Images Un oiseau volant dans un ciel nuageux (Crédit : Getty Images)Getty Images

Le condor des Andes peut atteindre des altitudes de 21 300 pieds (6,5 km) (Crédit : Getty Images)

Notre ciel devient de plus en plus cahoteux, ce qui rend de plus en plus urgent le besoin de comprendre et de prévoir les turbulences. Les chercheurs suggèrent que les oiseaux pourraient fournir des indices.

Existe-t-il de meilleurs moyens de prévoir et de gérer les turbulences ? Certains chercheurs pensent que les réponses se trouvent dans le monde animal.

Les oiseaux rencontrent souvent un ciel agité. Bien que seules quelques espèces atteignent la hauteur d’un avion commercial de croisière, étudier leur réaction à des altitudes plus basses pourrait aider les météorologues à construire de meilleurs modèles pour prédire les turbulences, explique Emily Shepard, experte en vol d’oiseaux et en flux d’air à l’Université de Swansea au Pays de Galles. Et ce n’est pas tout ce que nous avons pu apprendre de nos amis aviaires : certaines espèces se sont adaptées pour faire face à des « turbulences extrêmes », dit-elle. Analyser la manière dont ils l’exploitent à leur avantage pourrait éclairer la conception des avions, en particulier dans les environnements urbains où des avions plus petits et des véhicules aériens sans pilote (UAV) pourraient voler.

Getty Images Le temps orageux est facile à repérer, mais les turbulences de l'air clair sont plus difficiles à prévoir (Crédit : Getty Images)Getty Images

Le temps orageux est facile à repérer, mais les turbulences de l’air clair sont plus difficiles à prévoir (Crédit : Getty Images)

Les avions modernes sont équipés de systèmes radar météorologiques sophistiqués que les pilotes utiliser pour identifier et naviguer zones de turbulences. « Nous pouvons prédire avec succès environ 75 % des turbulences jusqu’à 18 heures à l’avance », explique Paul Williams, spécialiste de l’atmosphère à l’Université de Reading.

Le changement climatique rend les turbulences de l’air clair plus courantes, dit Williams, qui a étudié la hausse. « En termes simples, le changement climatique augmente la différence de température entre les masses d’air chaud et froid qui entrent en collision pour former le courant-jet dans la haute atmosphère », dit-il. « Cet effet rend le jet stream moins stable et permet à davantage de turbulences d’éclater. »

Getty Images L'équipe de Swansea a volé aux côtés des pigeons pour voir comment ils gèrent l'air turbulent (Crédit : Getty Images)Getty Images

L’équipe de Swansea a volé aux côtés des pigeons pour voir comment ils gèrent l’air turbulent (Crédit : Getty Images)

Les météorologues cherchent désormais à développer mieux Méthodes de prévision tous types de turbulences, grâce à la modélisation informatique. Cependant, une source de données qui est restée inexploitée jusqu’à récemment concerne les créatures avec lesquelles nous partageons le ciel : les oiseaux.

Bien que la plupart des espèces ne volent pas aux côtés des avions de croisière commerciaux, certaines atteignent des niveaux extrêmement élevés. Prenons par exemple les frégates. Leur vol est un « montagnes russes« , explique Shepard. Ils comptent sur les thermiques et le vent pour rester en l’air pendant des mois et peuvent voler à des altitudes extrêmes, jusqu’à 13 000 pieds (4 km/2,5 miles) au-dessus du sol. Pour atteindre cette grande hauteur, ils attrapent souvent de fortes courants ascendants dans les cumulus montagneux.

« Ils gagnent de l’altitude au sein de ces systèmes nuageux vraiment très turbulents », explique Shepard. « Vous obtenez des courants ascendants et descendants monstrueux. Ils opèrent dans des environnements incroyablement turbulents – et nous savons si peu de choses sur la façon dont ils sont capables de maintenir le contrôle de leur vol. »

En étudiant comment ces oiseaux réagissent aux turbulences, Shepard et ses collègues de l’Université de Swansea Laboratoire de déplacement des animaux visent à « visualiser l’invisible » et à cartographier ce que fait l’air.

« Les gens équipent déjà les animaux d’étiquettes dans de nombreux environnements différents. Ils échantillonnent efficacement l’environnement à tout moment » – Emily Shepard

Parfois, cela implique même de voler aux côtés des oiseaux. De 2018 à 2019, l’équipe de Shepard a piloté un avion ultraléger aux côtés d’un troupeau de pigeons voyageurs. À l’aide d’enregistreurs de données GPS, de pression barométrique et d’accélération attachés aux oiseaux – sur 88 vols – ils ont mesuré les niveaux de turbulence pendant les trajets effectués par les oiseaux pour retourner dans leurs colombiers.

« Vous êtes assez exposé là-haut », dit Shepard. « Vous êtes ouvert aux éléments. C’est une expérience très directe. » L’équipe a volé dans diverses conditions ; tôt le matin, quand il y avait peu de chaleur au sol pour provoquer des bosses courants convectifsplus tard dans la journée, lorsque les thermiques étaient plus forts, et à différentes périodes de l’année.

« Il y a eu plusieurs occasions où le pilote a été forcé d’atterrir ou a décidé qu’il ne volerait plus ce matin-là, parce que les turbulences étaient si fortes et affectaient sa capacité à maintenir le contrôle du vol. C’était trop cahoteux pour lui », dit Shepard. « Mais les pigeons sont rentrés au colombier sans problème. Les pigeons peuvent donc faire face à des niveaux élevés de turbulences – bien plus que les ULM. Ils disposent clairement de mécanismes pour faire face à ces turbulences. »

Getty Images La façon dont les mouettes réagissent aux turbulences en milieu urbain pourrait éclairer le développement des drones (Crédit : Getty Images)Getty Images

La façon dont les mouettes réagissent aux turbulences dans les environnements urbains pourrait éclairer le développement des drones (Crédit : Getty Images)

« Les gens équipent déjà les animaux de médailles pour de nombreuses raisons différentes et dans de nombreux environnements différents », explique Shepard. « Ils échantillonnent efficacement l’environnement à tout moment. »

Les oiseaux pourraient agir comme des capteurs météorologiques en mouvement, dit-elle, collectant en permanence des données sur les turbulences qu’ils subissent le long de leur trajectoire de vol. Cela, ajoute-t-elle, serait moins coûteux que l’utilisation de capteurs installés sur les avions, et les oiseaux peuvent voler dans des conditions que les avions ne peuvent pas.

Dans une autre étude de 2020, Shepard et ses collègues ont suivi le vol des condors andins, les oiseaux planeurs les plus lourds du monde. Ils ont documenté quand et comment les individus prenaient de l’altitude, et enregistré chaque battement d’aile.

Les données ont révélé les niveaux de battements de battements les plus bas enregistrés pour tous les oiseaux en liberté, les condors passant un incroyable 99 % de tout leur temps de vol en mode plané – sans battre du tout des battements de battements. Un oiseau est même resté en l’air pendant plus de cinq heures – couvrant plus de 170 km (100 miles) – sans un seul rabat. Cette recherche donne un aperçu de la manière dont les oiseaux planeurs exploitent les thermiques, connaissances qui pourraient potentiellement alimenter le programmation de véhicules volants autonomes.

Les enquêtes sur comment les mouettes planent au-dessus des bâtiments pourrait également aider à planifier les trajectoires de vol des drones et des drones dans les paysages urbains, explique Shepard. De la même manière que pour les oiseaux, les rafales de vent et les turbulences affectent bien plus les drones que les avions plus gros, ce qui rend difficile le vol à basse altitude à proximité du relief et des bâtiments.

« Les environnements urbains sont très turbulents. Il y a tous ces obstacles qui perturbent l’écoulement. C’est donc un défi permanent de réfléchir à la manière d’opérer en toute sécurité, notamment à proximité de bâtiments où il y a un risque que des rafales projettent un avion vers un bâtiment et provoquer un accident. »

Selon Shepard, l’urbanisation contribue également à rendre le ciel plus turbulent. « Nous modifions considérablement le substrat, ce qui affecte l’environnement aérien au-dessus. Pourtant, nous n’avons pas vraiment réfléchi à l’urbanisation en termes de manière dont elle affecte les coûts et la capacité des animaux à voler à travers cela. »


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