Les champs magnétiques urbains révèlent des indices sur l’efficacité énergétique et la pollution

L’examen de l’empreinte magnétique d’une ville peut être utilisé pour surveiller la santé de ces villes, notamment comme un éventuel système d’alerte précoce en cas de problème de pollution et comme un outil permettant d’optimiser les économies d’énergie.

Dans le Journal of Applied Physics, publié par AIP Publishing, des chercheurs des États-Unis et d’Allemagne présentent une analyse comparative des champs magnétiques urbains de deux villes américaines : Berkeley, en Californie, et l’arrondissement de Brooklyn, à New York. Ils explorent quels types d’informations peuvent être extraits des données provenant des capteurs de champs magnétiques pour comprendre le fonctionnement des villes et fournir des indications qui peuvent être cruciales pour des études préventives.

Les villes sont bien connues pour leurs caractéristiques extrêmement bruyantes et constituent un terrain fertile pour l’apprentissage de la science urbaine. L’activité des champs magnétiques provenant de diverses sources dans la ville peut donner un aperçu de ce qui se passe pendant une période de 24 heures.

« Une ville est considérée comme un système physique semblable à un objet astronomique lointain qui peut être étudié à l’aide de diverses techniques multispectrales« , a déclaré Vincent Dumont, du Lawrence Berkeley National Laboratory. « En bref, notre projet a été inspiré par notre désir d’appliquer à l’étude des villes ce que nous avons appris en pratiquant la recherche fondamentale en physique.« 

Pour ce faire, les chercheurs ont collecté des données sur le champ magnétique en continu pendant une période de quatre semaines, en utilisant des mesures synchronisées avec un réseau de magnétomètres sensibles. Les données ont été traitées et analysées à l’aide de techniques modernes d’analyse des données.

Dans leurs travaux actuels comparant deux villes très différentes, Brooklyn et Berkeley, ils ont découvert que Berkeley atteint une activité du champ magnétique proche de zéro pendant la nuit, alors que l’activité magnétique de Brooklyn se poursuit jour et nuit.

Une fois encore, nous avons découvert, sans trop de surprise, que « New-York ne dort jamais ou, plus sérieusement, qu’il existe effectivement un certain nombre de signatures magnétiques propres à chaque ville« , a-t-il déclaré.

Les chercheurs espèrent que leur combinaison de magnétométrie en réseau et d’analyse intelligente des données pourra devenir un outil précieux pour la science urbaine multidisciplinaire.

« Ce travail s’appuie sur nos expériences précédentes menées autour de la ville de Berkeley, dans la baie de San Francisco« , a déclaré Dumont. « Nous avons identifié les sources dominantes de signaux magnétiques – qui, sans trop de surprise, se sont avérées être les trains du système de transport rapide de la baie de San Francisco (BART), et nous avons appris à glaner des signaux plus faibles dans ce fond dominant.« 

« Nous espérons que cette ligne de recherche sera reprise et développée à la fois par les membres de notre équipe et par d’autres, si possible dans des villes du monde entier« , a-t-il ajouté.

Ces dernières années, cette approche visant à étudier les villes par le biais de leur bruit, grâce à des données provenant de capteurs de champ magnétique, a émergé et a été poursuivie par le Center for Urban Science and Progress de New York.

Les techniques utilisant les données des capteurs de champ magnétique sont particulièrement utiles pour la recherche en physique fondamentale, comme l’expérience de l’Observatoire d’ondes gravitationnelles à interféromètre laser pour la détection des ondes gravitationnelles ou la collaboration du Réseau mondial de magnétomètres optiques pour les recherches physiques exotiques pour les recherches de matière noire.

Légende

Cinq échantillons de séries temporelles de champ magnétique à cinq endroits différents de Brooklyn. De gauche à droite : (1) les mesures dans l’ascenseur ont été prises au 12e étage du Transit Building ; (2) les mesures dans le métro ont été prises à la station Jay Street Metro Tech ; (3) les mesures sur le pont de Brooklyn ont été prises sous le pont ; (4) les mesures dans la rue ont été obtenues sur le trottoir devant le Transit Building dans le centre-ville de Brooklyn ; et (5) les mesures sur le pont de Manhattan ont été prises au sommet du pont, au milieu de la passerelle.

Credit

Vincent Dumont, Trevor Bowen, Roger Roglans, Gregory Dobler, Mohit S. Sharma, Andreas Karpf, Stuart D. Bale, Arne Wickenbrock, Elena Zhivun, Thomas Whitmore Kornack, Jonathan S. Wurtele, and Dmitry Budker

[ Credit illustration / PixaBay ]

L’article « Do cities have a unique magnetic pulse ? » est signé par Vincent Dumont, Trevor Bowen, Roger Roglans, Gregory Dobler, Mohit S. Sharma, Andreas Karpf, Stuart D. Bale, Arne Wickenbrock, Elena Zhivun, Thomas Whitmore Kornack, Jonathan S. Wurtele et Dmitry Budker. L’article paraîtra dans The Journal of Applied Physics le 31 mai 2022 (DOI : 10.1063/5.0088264). Après cette date, il pourra être consulté à l’adresse : https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0088264