Inondations dans le changement climatique

Chercheurs d'Airbus, du DLR et de la BTU dans la salle blanche d'Airbus Defence and Space (ADS) à Friedrichshafen devant les pièces du matériel de l'expérience AtmoFlow. Parmi l'équipe de la BTU : Dr. Peter Szabo (3e à gauche), Simon Kühne (4e à gauche), Dr. Vadim Travnikov (6e à gauche), Peter Haun (6e à droite), Prof. Christoph Egbers (5e à droite) et Yann Gaillard-Röpke (4e à droite). (Photo : ADS/Dr. Astrid Adrian) / Scientifiques d'Airbus, du DLR et de la BTU dans la salle blanche d'Airbus Defense and Space (ADS) à Friedrichshafen, devant les pièces de l'expérience Atmoflow. De l'équipe de la BTU : Dr. Peter Szabo (3e à gauche), Simon Kühne (4e à gauche), Dr. Vadim Travnikov (6e à gauche), Peter Haun (6e à droite), Prof. Christoph Egbers (5e à droite) et Yann Gaillard-Röpke (4e à droite). (Photo : ADS/Dr. Astrid Adrian)

Avec une expérience unique, qui ne peut être réalisée que dans l'apesanteur, des chercheurs de la BTU souhaitent étudier les effets du réchauffement climatique sur les calottes polaires de la Terre et les changements associés dans les courants atmosphériques et océaniques.

En février 2024, la deuxième phase du projet du DLR « AtmoFlow » a été lancée. AtmoFlow désigne les investigations scientifiques du mouvement convectif dans un système de sphère, qui est analogue aux champs de circulation planétaires, explique le Prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers, qui dirige le projet. La période de financement s'étend sur trois ans et le montant de l'aide est d'environ 680 000 euros.

Recherche sur la circulation de la BTU pour la troisième fois dans l'espace

Avec AtmoFlow, une troisième expérience en orbite, coordonnée scientifiquement et technologiquement par la BTU, sera envoyée dans l'espace. Les expériences précurseurs GeoFlow I (2008-2009) et GeoFlow II (2011-2018) ont déjà été préparées et réalisées avec succès depuis Cottbus. Le Prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers, titulaire de la chaire d’aérodynamique et de mécanique des fluides de la BTU et responsable des trois projets, explique avec enthousiasme : « C’est quelque chose de très spécial. Il y a peu d’autres universités allemandes qui ont participé à autant d’expériences en station spatiale depuis plus de 20 ans. » Cela inclut également de nombreuses expériences terrestres, des vols paraboliques ainsi que des vols de fusées de recherche, lors desquels la gravité est momentanément absente. Avec le nouveau projet du DLR, trois autres postes pour des chercheurs seront financés.

Mini-Terre à bord de la ISS

L’objectif principal de l’expérience Atmospherical Flow (AtmoFlow) est l’étude des courants atmosphériques convectifs dans la cavité sphérique. De telles expériences dans une cavité sphérique sont très répandues dans les disciplines de la géophysique, de l’astrophysique et, surtout, dans la recherche atmosphérique, où elles jouent un rôle central. La particularité de la technique de la BTU réside dans sa géométrie sphérique, contrairement à d’autres expériences souvent planes ou cartésiennes.

Dans AtmoFlow, des courants dans une géométrie sphérique sous l’influence d’un champ de force central (« Mini-Terre ») seront étudiés, soumis à des conditions aux limites similaires à celles de l’atmosphère. Cette configuration expérimentale ne peut pas être réalisée sur Terre, car son champ gravitationnel masque le champ de force artificiel du modèle. En microgravité, c’est-à-dire en conditions proches de l’apesanteur, le champ de force du modèle peut cependant simuler la convection — des courants semblables à ceux présents dans l’atmosphère terrestre, dans les océans mondiaux ou dans le manteau de magma.

Parallèlement et de manière complémentaire, le Dr.-Ing. Vadim Travnikov, chercheur dans l’équipe du Prof. Egbers, développe depuis janvier 2024, dans le cadre d’un projet financé par la DFG, un modèle CFD hydrodynamique (Computational Fluid Dynamics). Ce modèle de circulation doit décrire les formes d’apparition et l’interaction des courants atmosphériques terrestres. Grâce à une analyse de stabilité, le chercheur en apprend davantage sur l’état d’un courant. Une instabilité peut ainsi entraîner la transition vers un courant turbulent, qui se manifeste par exemple dans l’atmosphère terrestre par une tempête. « Nous nous intéressons à la façon dont les courants changent à l’échelle mondiale avec le changement climatique », explique le scientifique. « Avec ces connaissances, les météorologues peuvent prévoir le climat local avec plus de précision. » Les résultats de ces recherches seront intégrés au projet AtmoFlow, qui étudie les courants atmosphériques planétaires à bord de la Station spatiale internationale (ISS).

Selon l’état actuel, le vol vers la ISS est prévu pour 2026 ou 2027

L’objectif du projet de la BTU est de mettre en place un modèle de simulation capable de calculer les processus de convection atmosphérique à partir des données du modèle sphérique. En modifiant les conditions aux limites — par exemple, en augmentant les températures aux pôles Nord et Sud —, ce modèle permettra également de simuler les effets du changement climatique sur les processus de circulation et d’évaluer les conséquences possibles. L’équipe comprend toujours le Dr. Peter Szabo, M.Sc. Peter Haun, M.Sc. Yaraslau Sliavin et M.Sc. Yann Gaillard-Röpke.

Contexte

La Russie, les États-Unis, le Japon et l’Europe exploitent la station spatiale internationale et ses modules de recherche en collaboration jusqu’au moins 2030. À eux seuls, 40 à 50 expériences de disciplines et d’établissements divers sont menées en apesanteur à bord de la station.