Patrouille aérienne de contrôle de la pollution pétrolière 2:
Détection lointaine des nappes d'hydrocarbures par radar

Scénario

S'il a de la chance, le pilote d'un avion de surveillance peut repérer une nappe d'hydrocarbures alors qu'il la survole. Mais ce n'est pas toujours le cas ! Sa trajectoire ne passe pas toujours juste au-dessus des nappes. Un instrument capable de détecter les nappes d'hydrocarbures à longue distance serait donc fort utile. Ce type de capteur existe, il s'agit des instruments radar, comme le 'Side-looking Airborne Radar' (radar aéroporté à visée latérale) ou SLAR.

Avec son antenne en forme de barre attaché sous l'avion - voir photo - le SLAR émet des petites pulsations de rayonnement micro-onde vers la surface de l'eau. L'eau réfléchit bien les micro-ondes. Les vagues à la surface de l'eau réfléchissent le signal dans de nombreuses directions et une partie de ce signal sera réfléchie vers l'avion et détectée par l'antenne SLAR. Les hydrocarbures ont pour effet de lisser la surface de l'eau. Une surface lisse agira comme un miroir et réfléchira les pulsations radar dans une direction précise ailleurs que vers l'avion. Le signal réfléchi ne sera pas détecté par l'antenne.

Un avion de surveillance maritime équipé d'une longue antenne SLAR en forme de barre, attachée sous l'appareil.
Source: Central Command for Maritime Emergencies, Cuxhaven, Germany

Nous sommes des opérateurs chargés des instruments de détection des hydrocarbures en mer, en route à bord d'un avion de surveillance et nous observons avec attention les images fournies par le SLAR qui apparaissent sur un écran de contrôle à bord de l'avion. A un moment, nous observons l'image suivante:

Image SLAR de la surface de la mer à droite de l'avion. La trajectoire de l'avion est parallèle au bord gauche de l'image. La taille de l'image correspond à un rectangle de 3000 m (côtés parallèles à la trajectoire) x 4000 m (côtés perpendiculaires à la trajectoire) au sol.
Source: The Archimedes 2 Experiment, Joint Research Centre, Ispra Establishment.

Comment pouvons-nous interpréter cette image ? Les vagues à la surface de la mer réfléchissent les pulsations radar et la clarté des nuances de gris des points correspond à l'intensité du signal réfléchi. Les zones à surface plus plate (plus lisse) ne génèrent pas de rélexion vers l'antenne et apparaissent donc en noir.

Questions

Comment interprètes-tu les zones blanches et noires dans les images SLAR ? Où pourrait se trouver une nappe d'hydrocarbures dans l'image ?
Peux-tu identifier des zones à fines couches ou à couches épaisses d'hydrocarbures ?
Quels sont les avantages et les limites de l'instrument SLAR pour la détection de nappes d'hydrocarbures ?
Recommanderais-tu l'utilisation du SLAR
a) pour détecter à longue distance la pollution pétrolière en mer ?
b) pour distinguer et différencier les fines pellicules d'hydrocarbures générées par des petits déversements contrôlés et les grandes nappes causées par des déversements accidentels ?

Procédure

Première leçon en classe: Former des groupes de 5 étudiants maximum et
- discuter les questions à propos des caractéristiques physiques des hydrocarbures et leur comportement à la surface de l'eau,
- décider quelles pages du module et quels sites internet vont être utilisés comme informations de base pour résoudre les questions, et
- assigner une tâche précise à chaque membre du groupe (recherche d'informations, recherche de sources, lecture d'un article, résumer un site internet, etc.). Les tâches devront être complétées pour la prochaine leçon.
Les groupes seront alors capables de répondre aux questions posées et de présenter leurs réponses face à la classe.

Remarque: toutes les suggestions de pages du module et de sites internet ne sont pas spécialement nécéssaires pour répondre aux questions posées. Aux élèves de faire le tri parmi les informations.
Devoir: Effectuer la tâche confiée par le groupe.
Deuxième leçon en classe:
- présenter ce que chacun a appris à son groupe
- discuter de comment les informations collectées aident à répondre la question 4
- présenter les résultats/réponses de chaque groupe devant la classe en se basant sur les informations récoltées lors des recherches individuelles.