Installé au cœur d'un vaste bâtiment en bois à San Diego, en Californie, à deux pas des vagues du Pacifique, le premier simulateur d'atmosphère océanique au monde a pris vie. D'un simple appui sur un interrupteur, accompagné d'une salve sonore, des vagues d'un mètre de haut ont commencé à déferler dans un bassin de 120 pieds (36 mètres) de long, équipé de capteurs avancés, d'éclairages et d'ordinateurs de pointe.
Le Scripps Ocean Atmosphere Research Simulator (SOARS), conçu par l'Institut Scripps d'Océanographie de l'Université de Californie à San Diego, reproduit fidèlement les interactions entre l'eau, la météo, la salinité, la chimie et la vie microbienne marine en surface océanique, dans un environnement contrôlé en laboratoire. Ce biome miniature génère des vagues puissantes, des vents de force ouraganique, régule les températures de l'air et de l'eau pour simuler des conditions polaires ou tropicales, et provoque des blooms de phytoplancton avec une grande diversité d'espèces. SOARS permet également aux chercheurs de tester des variables comme les gaz à effet de serre et autres polluants atmosphériques, pour modéliser les scénarios climatiques futurs.
Capable de recréer la physique, la biologie et la chimie des sept mers, à travers l'espace et le temps, ce simulateur se positionne comme un catalyseur pour la recherche interdisciplinaire océanique, selon son équipe de développement. Il approfondit particulièrement notre compréhension des interactions océan-atmosphère, interface clé des fonctions planétaires.
Ce qui se passe à la surface de l'eau est tout aussi crucial que ce qui se déroule en profondeur.
Le laboratoire d'hydraulique du SIO, qui abrite SOARS, a été construit en 1964 pour accueillir de tels équipements expérimentaux de grande envergure. Au fil des décennies, il a hébergé divers canaux à vagues, bassins, réservoirs d'écoulement et un canal à vent simplifié. À mesure que l'ancien matériel est retiré, l'université y installe des instruments plus sophistiqués, comme ce nouveau simulateur.
"SOARS est unique en son genre et pionnier", déclare Dale Stokes, océanographe à Scripps et co-responsable principal du projet. "D'autres canaux à vagues ou souffleries existent, mais aucun n'offre un contrôle environnemental aussi complet, une telle complexité, ni la capacité à reproduire la surface océanique partout sur la planète."
Développé en cinq ans, financé principalement par une subvention de 2,8 millions de dollars de la National Science Foundation et construit par Aerolab, spécialiste des souffleries, SOARS impressionne même son ingénieur principal, Paul Vasilescu, vice-président d'Aerolab.
"Nous avons conçu cela de A à Z, à partir d'une page blanche", explique Vasilescu. "C'est exaltant de livrer cette machine et d'ouvrir la voie à des recherches inédites pour Scripps."
Le bassin de 36 000 gallons d'eau de mer, puisé directement à La Jolla Cove à San Diego, est agité par une grande pale générant des vagues sur commande. Il est éclairé par des puits de lumière ajustables et des ampoules simulant la lumière naturelle sur l'océan.
Pour les écosystèmes marins, la surface de l'eau est aussi vitale que les profondeurs. L'étude de la frontière air-mer, zone de rencontre entre atmosphère et océan, a motivé la création de SOARS. Cette interface, l'une des plus dynamiques chimiquement et physiquement, est essentielle à la vie océanique et planétaire.
"C'est un lieu magique, une danse complexe entre air et eau", affirme Grant Deane, océanographe à Scripps et co-responsable principal. "Couvrant 71 % de la Terre, elle détermine le destin de la planète : 90 % de la chaleur piégée par les gaz à effet de serre et un tiers du CO2 anthropique y transitent vers l'océan, influençant profondément temps et climat."
L'évaporation à la frontière air-mer forme nuages et précipitations, soutenant la vie terrestre.
Auparavant, les études sur cette interface se faisaient en mer ou via modélisations complexes, soumises aux aléas climatiques et coûteuses. SOARS ne remplace pas l'exploration océanique, mais fait le pont entre laboratoire et océan sauvage.
Timothy Bertram, chimiste atmosphérique à l'Université du Wisconsin, anticipe les apports de SOARS.
"Les frontières environnementales fascinent car elles échangent masse et énergie entre compartiments terrestres", note Bertram. "Étudier ces processus de façon contrôlée est ardu. SOARS stimulera des recherches interdisciplinaires souvent complexes à coordonner."
SOARS excelle pour les pôles : en Arctique, il simule banquise, interactions glace-océan-atmosphère, fonte glaciaire et élévation marine, ou transfert microbien air-eau. Pour l'Antarctique, il refroidit l'eau à 1 °C et le vent à -19 °C.
"C'est une machine à remonter le temps : nous recréons des conditions passées ou futures, comme un CO2 accru sur les micro-organismes", ajoute Stokes.
Ouvert à chimistes, biologistes et océanographes, SOARS deviendra un hub innovant et inspirant pour la science, espère Scripps.
Prochainement, Deane, Stokes et Vasilescu calibreront SOARS avec des partenaires externes. Une mise à niveau éolienne améliorera la simulation d'ouragans, aidant à renforcer les normes de construction face aux événements extrêmes croissants.
"Unique, SOARS inspire d'autres nations à en construire. L'océan est complexe ; une collaboration globale multipliera les découvertes", conclut Deane.
