Comment les AUV sont utilisés pour repérer les panaches de pétrole après un déversement
13/02/2022
Les équipes d’intervention des pompiers combattent les vestiges flamboyants de la plate-forme pétrolière offshore Deepwater Horizon le 21 avril 2021. Photo de la Garde côtière américaine
(The Conversation)- Le 20 avril 2010, la plate-forme pétrolière offshore Deepwater Horizon a explosé, brûlé, coulé dans le golfe du Mexique et terrifié le monde. Cet horrible accident – enregistré comme le plus grand déversement de pétrole de l’histoire – a tué 11 travailleurs et rejeté 210 millions de gallons de pétrole brut dans l’océan.
Alors qu’environ la moitié du pétrole remontait à la surface, l’autre moitié formait un panache suspendu de nombreuses minuscules gouttelettes de pétrole à environ 1 000 mètres sous la surface. Son étendue et sa localisation n’ont pas pu être déterminées d’en haut.
Les véhicules sous-marins autonomes (AUV) sont des robots marins non attachés qui peuvent explorer le monde sous-marin. Les AUV ont été utilisés pour la première fois dans des missions de sondage pétrolier lorsque la Woods Hole Oceanographic Institution et le Monterey Bay Aquarium Research Institute les ont rapidement déployés pour évaluer l’étendue du panache submergé du déversement de Deepwater Horizon.
Depuis lors, les AUV ont été développés pour accueillir une variété de charges utiles similaires aux organes de détection des humains, tels que les caméras sous-marines, les sonars et les capteurs chimiques et reniflants qui fonctionnent comme nos yeux, nos oreilles et notre nez. Dans nos recherches, nous équipons l’AUV d’un sonar à balayage pour trouver des panaches de pétrole distants et d’autres capteurs pour prendre des mesures – telles que la taille des particules et le type pétrochimique – lorsqu’il entre en contact avec le panache.
Impacts de la pollution marine par les hydrocarbures
Bien que des AUV aient été utilisés pour identifier les panaches d’hydrocarbures dans le déversement de Deepwater Horizon, ils ne sont pas encore utilisés régulièrement. Ils ont également été exploités avec plusieurs hypothèses sur la façon dont le pétrole se comporte dans l’océan après un déversement. Cela signifie que les opérations de nettoyage peuvent manquer de grandes parties du pétrole, ce qui peut avoir de graves conséquences sur les habitats marins, les poissons et les oiseaux.
Même une petite quantité d’huile peut être mortelle pour un oiseau. Les plumes enduites d’huile rendent le vol impossible et endommagent l’isolation de leur corps. Lors du déversement de l’Exxon Valdez au large de l’Alaska en 1989, 250 000 oiseaux marins ont été tués. Le déversement de Deepwater Horizon a tué 82 000 oiseaux de 102 espèces, 6 165 tortues marines, 25 900 mammifères marins et un nombre incalculable de poissons.
Si nous pouvons trouver ces panaches et les nettoyer, nous pourrons peut-être sauver certains des animaux en cas de déversement désastreux.
À ce jour, lors de la conception des missions AUV, les opérateurs ont supposé que les panaches d’hydrocarbures sous-marins étaient continus avec un gradient de concentration régulier. Pourtant, les véritables panaches de pétrole sont constitués de nuages inégaux composés de gouttelettes de pétrole.
Une meilleure approche est nécessaire pour suivre efficacement les panaches de pétrole réels en détectant le panache à distance et en reconnaissant leur véritable nature inégale.
Une oreille dans la mer
Nous avons développé une approche pour rechercher et détecter des taches de gouttelettes de pétrole dans l’océan à l’aide d’un sonar. Le sonar fonctionne bien pour cela en raison de la différence entre la densité des gouttelettes d’huile et celle de l’eau, et de la force des réflexions sonores de ces nuages de gouttelettes d’huile.
L’intégration du sonar à l’AUV permet au véhicule de détecter en permanence son environnement sans avoir à entrer en contact avec les gouttelettes d’huile.
Au fur et à mesure que l’ordinateur de bord collecte les données et les traite en temps réel, il tire des conclusions sur l’emplacement d’une plaque de gouttelettes d’huile, puis envoie à l’AUV un ensemble de directions mises à jour pour l’aider à construire une carte tridimensionnelle de la panache d’huile
L’ordinateur de bord agit comme un conducteur de siège arrière, remplaçant et adaptant la mission préprogrammée selon les besoins. Ces instructions de dérogation permettent à l’AUV de suivre une zone de gouttelettes d’huile à une distance allant jusqu’à 50 mètres, en enregistrant la taille et la position de la zone.
Une fois qu’un panache d’huile a été identifié et cartographié, le conducteur de la banquette arrière peut demander à l’AUV d’entrer dans le patch et de prendre des mesures à l’aide de capteurs chimiques supplémentaires, ou de prélever un échantillon d’eau pour en savoir plus sur la composition de l’huile elle-même.
Dans les profondeurs
Nous avons effectué plusieurs missions de recherche de pollution marine par les hydrocarbures en utilisant des proxys pour le pétrole dans un environnement côtier abrité à Holyrood Bay, NL L’une d’entre elles consistait à concevoir un modèle de recherche qui maximisait la couverture spatiale et réduisait le temps total de recherche et la distance parcourue pour trouver un déversement de pétrole d’intérêt. Un autre a testé l’efficacité de la commande du conducteur de la banquette arrière pour diriger l’AUV.
Les missions de suivi ont été testées avec succès dans des simulations informatiques et seront déployées dans les eaux côtières où des micro-bulles d’air seront utilisées pour représenter le pétrole. En 2023, nous prévoyons de tester ces AUV équipés de sonars près de Scott Inlet dans la baie de Baffin, où il y a plusieurs suintements d’huile naturels.
Bien que nous ayons développé cette approche pour détecter des taches de gouttelettes d’huile dans l’eau de mer, le principe pourrait également être utilisé pour d’autres cibles dans l’océan, notamment l’identification de débris de plastique et de microplastique, l’étude de bancs de poissons, de plancton ou d’autres matières biologiques ou la cartographie. topographie des fonds marins et recherche de cheminées hydrothermales.
Neil Bose, vice-président (recherche) et professeur, génie architectural océanique et naval, Université Memorial de Terre-Neuve et Jimin Hwang, chercheur postdoctoral, Université de Tasmanie
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article d’origine.
Inscrivez-vous à notre newsletter
Croisière en Grèce : à la découverte de ses plus belles plages
Comment les AUV sont utilisés pour repérer les panaches de pétrole après un déversement
(The Conversation)- Le 20 avril 2010, la plate-forme pétrolière offshore Deepwater Horizon a explosé, brûlé, coulé dans le golfe du Mexique et terrifié le monde. Cet horrible accident – enregistré comme le plus grand déversement de pétrole de l’histoire – a tué 11 travailleurs et rejeté 210 millions de gallons de pétrole brut dans l’océan.
Alors qu’environ la moitié du pétrole remontait à la surface, l’autre moitié formait un panache suspendu de nombreuses minuscules gouttelettes de pétrole à environ 1 000 mètres sous la surface. Son étendue et sa localisation n’ont pas pu être déterminées d’en haut.
Les véhicules sous-marins autonomes (AUV) sont des robots marins non attachés qui peuvent explorer le monde sous-marin. Les AUV ont été utilisés pour la première fois dans des missions de sondage pétrolier lorsque la Woods Hole Oceanographic Institution et le Monterey Bay Aquarium Research Institute les ont rapidement déployés pour évaluer l’étendue du panache submergé du déversement de Deepwater Horizon.
Depuis lors, les AUV ont été développés pour accueillir une variété de charges utiles similaires aux organes de détection des humains, tels que les caméras sous-marines, les sonars et les capteurs chimiques et reniflants qui fonctionnent comme nos yeux, nos oreilles et notre nez. Dans nos recherches, nous équipons l’AUV d’un sonar à balayage pour trouver des panaches de pétrole distants et d’autres capteurs pour prendre des mesures – telles que la taille des particules et le type pétrochimique – lorsqu’il entre en contact avec le panache.
Impacts de la pollution marine par les hydrocarbures
Bien que des AUV aient été utilisés pour identifier les panaches d’hydrocarbures dans le déversement de Deepwater Horizon, ils ne sont pas encore utilisés régulièrement. Ils ont également été exploités avec plusieurs hypothèses sur la façon dont le pétrole se comporte dans l’océan après un déversement. Cela signifie que les opérations de nettoyage peuvent manquer de grandes parties du pétrole, ce qui peut avoir de graves conséquences sur les habitats marins, les poissons et les oiseaux.
Même une petite quantité d’huile peut être mortelle pour un oiseau. Les plumes enduites d’huile rendent le vol impossible et endommagent l’isolation de leur corps. Lors du déversement de l’Exxon Valdez au large de l’Alaska en 1989, 250 000 oiseaux marins ont été tués. Le déversement de Deepwater Horizon a tué 82 000 oiseaux de 102 espèces, 6 165 tortues marines, 25 900 mammifères marins et un nombre incalculable de poissons.
Si nous pouvons trouver ces panaches et les nettoyer, nous pourrons peut-être sauver certains des animaux en cas de déversement désastreux.
À ce jour, lors de la conception des missions AUV, les opérateurs ont supposé que les panaches d’hydrocarbures sous-marins étaient continus avec un gradient de concentration régulier. Pourtant, les véritables panaches de pétrole sont constitués de nuages inégaux composés de gouttelettes de pétrole.
Une meilleure approche est nécessaire pour suivre efficacement les panaches de pétrole réels en détectant le panache à distance et en reconnaissant leur véritable nature inégale.
Une oreille dans la mer
Nous avons développé une approche pour rechercher et détecter des taches de gouttelettes de pétrole dans l’océan à l’aide d’un sonar. Le sonar fonctionne bien pour cela en raison de la différence entre la densité des gouttelettes d’huile et celle de l’eau, et de la force des réflexions sonores de ces nuages de gouttelettes d’huile.
L’intégration du sonar à l’AUV permet au véhicule de détecter en permanence son environnement sans avoir à entrer en contact avec les gouttelettes d’huile.
Au fur et à mesure que l’ordinateur de bord collecte les données et les traite en temps réel, il tire des conclusions sur l’emplacement d’une plaque de gouttelettes d’huile, puis envoie à l’AUV un ensemble de directions mises à jour pour l’aider à construire une carte tridimensionnelle de la panache d’huile
L’ordinateur de bord agit comme un conducteur de siège arrière, remplaçant et adaptant la mission préprogrammée selon les besoins. Ces instructions de dérogation permettent à l’AUV de suivre une zone de gouttelettes d’huile à une distance allant jusqu’à 50 mètres, en enregistrant la taille et la position de la zone.
Une fois qu’un panache d’huile a été identifié et cartographié, le conducteur de la banquette arrière peut demander à l’AUV d’entrer dans le patch et de prendre des mesures à l’aide de capteurs chimiques supplémentaires, ou de prélever un échantillon d’eau pour en savoir plus sur la composition de l’huile elle-même.
Dans les profondeurs
Nous avons effectué plusieurs missions de recherche de pollution marine par les hydrocarbures en utilisant des proxys pour le pétrole dans un environnement côtier abrité à Holyrood Bay, NL L’une d’entre elles consistait à concevoir un modèle de recherche qui maximisait la couverture spatiale et réduisait le temps total de recherche et la distance parcourue pour trouver un déversement de pétrole d’intérêt. Un autre a testé l’efficacité de la commande du conducteur de la banquette arrière pour diriger l’AUV.
Les missions de suivi ont été testées avec succès dans des simulations informatiques et seront déployées dans les eaux côtières où des micro-bulles d’air seront utilisées pour représenter le pétrole. En 2023, nous prévoyons de tester ces AUV équipés de sonars près de Scott Inlet dans la baie de Baffin, où il y a plusieurs suintements d’huile naturels.
Bien que nous ayons développé cette approche pour détecter des taches de gouttelettes d’huile dans l’eau de mer, le principe pourrait également être utilisé pour d’autres cibles dans l’océan, notamment l’identification de débris de plastique et de microplastique, l’étude de bancs de poissons, de plancton ou d’autres matières biologiques ou la cartographie. topographie des fonds marins et recherche de cheminées hydrothermales.
Neil Bose, vice-président (recherche) et professeur, génie architectural océanique et naval, Université Memorial de Terre-Neuve et Jimin Hwang, chercheur postdoctoral, Université de Tasmanie
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article d’origine.
Inscrivez-vous à notre newsletter
Croisière en Grèce : à la découverte de ses plus belles plages