Le Schmilblick

Dans chaque numéro du Magazine "DIAGONALE" nous vous présentons un instrument, une machine, une installation - en un mot, un "schmilblick". Cette rubrique est accompagnée d'une séquence vidéo.

L’ADN présent dans un échantillon d’eau peut révéler ce qui vit dans un plan d’eau. Mais comment procéder si un lac est inaccessible ou si aucun bateau n’est disponible pour collecter des échantillons? Des scientifiques du WSL et de l’ETH Zurich ont alors recours à un drone spécialement conçu à cet effet. En flottant sur le plan d’eau ou en volant, ce drone peut faire descendre au bout d’un câble une pompe équipée d’un filtre. Celui-ci permet de traiter sur place de grandes quantités d’eau et de recueillir les traces d’ADN que les organismes y ont laissées. Au laboratoire, les scientifiques amplifient alors cet ADN et le décodent. En le comparant avec des séquences génétiques déjà connues, ils déterminent ensuite les espèces dont il provient.

Les cernes nous donnent des informations importantes sur le climat du passé. Pour cette raison, les dendrochronologues du WSL prennent chaque année des mesures de centaines de milliers d’entre eux. Jusque-là, ils devaient le faire manuellement, à l’aide de clics de souris, sur une photo «en direct» d’une carotte ou d’une section de tronc. Depuis peu, un robot photographique nommé «Skippy» les déleste de ce travail: la carotte ou la section de tronc sont posées sur une plaque coulissante qui, pilotée par ordinateur, avance de quelques millimètres à chaque fois. Un appareil photo installé sur un support prend une photo à chaque arrêt. Ensuite, un programme informatique assemble toutes les photos sans aucune distorsion. Il est alors possible de mesurer chaque cerne avec précision sur la photo panoramique à haute résolution.

Pour découvrir les effets des phases de sécheresse sur les forêts, le dendromètre par points est un instrument central. Cet appareil mesure la croissance et le déficit en eau de l’arbre en enregistrant d’infimes fluctuations du diamètre. Pendant la journée, le tronc se rétrécit car l’eau s’évapore via les stomates situés sur les feuilles. La nuit, ces stomates sont fermés et le tronc se dilate à nouveau car il peut absorber plus d’eau du sol qu’il n’en perd. Les chercheurs de TreeNet (treenet.info), un réseau de recherche sous la direction du WSL, ont installé plus de 350 dendromètres par points dans la forêt suisse. Au niveau de la résolution temporelle, les données qu’ils mesurent sont uniques en leur genre.

Des chercheurs du WSL ont développé un petit drone capable de se poser sur les branches d’un arbre. Des crocs d’ancrage sont fixés sur son boîtier dont la partie inférieure est composée  d’un matériau spécial qui adhère bien aux branches. Dès que le drone a atteint son objectif, ses hélices s’arrêtent. Ce drone du nom de «Hedgehog» peut ainsi collecter des données sur une longue période, de façon silencieuse et sans consommer d’énergie. Il est possible d’installer sur lui différents appareils de mesure qui réalisent par exemple des relevés acoustiques, ou observent des animaux sauvages avec un appareil photo depuis le houppier des arbres.

Afin de mieux comprendre le cycle mondial de l’eau et d’augmenter la fiabilité des prévisions météo-rologiques, des satellites mesurent l’humidité du sol sur Terre. Des radiomètres, développés au WSL notamment, sont utilisés pour les enregistrements comparatifs au sol. Ils se trouvent par exemple à Davos Laret (GR) ou sur le plateau tibétain. Le rayonnement micro-ondes mesuré permet de calculer la quantité d’eau présente dans les sols, dans la végétation et dans la neige.

On ne change pas une équipe qui gagne: aujourd’hui encore, les nivologues utilisent une loupe et un tamis pour étudier les cristaux de neige – comme quatre-vingts ans plus tôt. Ils prélèvent des échantil-lons des différentes couches d’un profil de neige et les placent sur un tamis. Les mailles de celui-ci, de dimensions diverses, servent de référence pour déterminer la taille des cristaux. La forme et la taille des cristaux de neige permettent de déduire les caractéristiques de la couche de neige.

Le WSL récolte, nettoie et stocke des graines d’environ 90 espèces différentes. Il utilise ces semences pour ses propres essais forestiers ou les met à la disposition d’entreprises forestières. Il existe différentes machines de nettoyage des graines pour libérer celles-ci de leurs impuretés. Cette machine trie le matériel initial en fonction du poids, elle sépare par exemple les lourdes graines d’épicéas des impuretés plus légères. Les graines nettoyées sont rassemblées dans un récipient et utilisées à d’autres fins.

Le piège à spores aspire constamment l’air ambiant et rassemble les particules présentes dans un petit récipient – y compris les spores des champignons. Des analyses génétiques des échantillons révèlent ensuite de quelles espèces elles relèvent. Le piège situé sur l’aire du WSL à Birmensdorf fait partie d’un projet mondial de monitoring des spores. À l’heure actuelle, seules 150000 espèces fongiques sont décrites scientifiquement, on table en revanche sur la présence effective de 2 à 13,2 millions d’espèces. Le projet de monitoring doit permettre d’affiner ces estimations.

Des collaborateurs du WSL ont élaboré un piège à insectes automatique qui n’attrape des insectes que pendant des périodes déterminées, par exemple la nuit entre 21 heures et 5 heures du matin. Les insectes tombent alors dans un gobelet de capture rempli de liquide. Entre le lever et le coucher du soleil, le piège est en revanche réglé de façon à permettre aux insectes diurnes comme les abeilles de se retrouver tout de suite en liberté via une ouverture. La plaque tournante avec les gobelets de capture tourne d’un cran chaque nuit. Des échantillons peuvent ainsi être prélevés sept nuits d’affilée et le piège seulement vidé une fois par semaine. Les pièges à insectes automatiques ont été développés pour étudier l’influence de la couleur et de l’intensité de la lumière des lampadaires à LED sur les insectes nocturnes.

Les collaborateurs du WSL procèdent actuellement au relevé des données pour le cinquième Inventaire forestier national (IFN) dans la forêt suisse. Sur les placettes d’échantillonnage de l’IFN, ils mesurent des arbres, décrivent le peuplement forestier et évaluent les conditions de la station. Dans un sac à dos, ils transportent, vers les placettes d’échantillonnage parfois difficiles d’accès, tous les appareils et outils dont ils ont besoin. Plusieurs appareils GPS, un dendromètre et un compas finlandais font entre autres partie du matériel. Ce dernier permet de mesurer le diamètre de l’arbre à sept mètres de hauteur. Avec le diamètre à 1,3 m de hauteur et la taille, il est possible de calculer le volume de l’arbre.

Les crues des torrents charrient souvent de grandes quantités de pierres et de sable. Dans l’Alptal (SZ), le WSL mesure le volume de matériaux transportés par l’Erlenbach. En cas de crues, les paniers métalliques se déplacent automatiquement dans le torrent, et recueillent les matériaux solides. Venant s’ajouter aux données des capteurs acoustiques, ces informations permettent aux chercheurs de déterminer les quantités de sédiments transportés selon la granulométrie.

Le SnowMicroPen (micro-pénétromètre nivologique) développé par le SLF mesure la dureté du manteau neigeux. Sans qu’il soit nécessaire de pelleter de grandes quantités de neige, la mesure obtenue permet de déduire la densité et la structure de la neige, et de ce fait la stratification du manteau neigeux – un facteur important pour la formation des avalanches.

Une lave torrentielle est un mélange d’eau, de sédiments fins et d’éboulis meubles à l’écoulement rapide et de grande force destructrice. Sur un toboggan de huit mètres situé dans un laboratoire du WSL, les chercheurs déclenchent des laves torrentielles en miniature. Ils testent le comportement d’écoulement, de collision et de dépôt de différents mélanges.

Tous les autres vidéos à l'adresse You tube.