Quantification et distribution des plastiques en Méditerranée : une approche numérique

par Lisa Weiss

Projet de thèse en Océanologie

Sous la direction de Wolfgang Ludwig et de Claude Estournel.

Thèses en préparation à Perpignan , dans le cadre de École doctorale Énergie environnement (Perpignan) , en partenariat avec Centre de Formation et de recherche sur les environnements méditerranéens (Perpignan) (laboratoire) et de CEFREM (equipe de recherche) depuis le 09-10-2017 .


  • Résumé

    La Mer Méditerranée possède aujourd'hui des densités de plastiques parmi les plus importantes au monde avec plus d'un million de débris plastiques flottants au km2. Alors que dans les océans les zones d'accumulation ont été localisées principalement au centre des gyres océaniques, leur distribution spatiale en Méditerranée reste encore difficile à interpréter. Une meilleure compréhension de cette distribution et de son impact sur les écosystèmes nécessite une quantification des sources et une analyse des vecteurs de dispersion vers le large. Ce projet de thèse consiste ainsi à développer un outil de prédiction et d'interprétation de la distribution des déchets plastiques en Méditerranée par le couplage d'une modélisation statistique des apports de plastiques par les bassins versants avec une modélisation numérique de leur dispersion via les courants océaniques. Pour la partie terrestre, le travail s'appuie sur des facteurs anthropiques (densités de population, gestion des déchets) et sur des outils hydrologiques développés au CEFREM (délimitation des bassins versants Méditerranéens, réseau hydrographique, écoulements fluviaux et flux sédimentaires). La modélisation des apports de déchets plastiques en mer servira ensuite à initier les simulations numériques de circulation océaniques en intégrant les différentes sources déterminées en amont (embouchures des fleuves, villes côtières, navires). Le modèle hydrodynamique utilisé sera SYMPHONIE 3D développé au laboratoire d'Aérologie de Toulouse. Ce modèle, notamment utilisé pour simuler le transport particulaire en Méditerranée, pourra intégrer différentes tailles et flottabilités de plastiques (type de polymère). Notre approche de modélisation a pour but d'apporter des éléments nouveaux quant au devenir des plastiques dans l'environnement Méditerranéen (échouage sur le littoral, sédimentation sur les fonds marins ou dérive océanique) en se basant sur des concentrations massiques et particulaires réalistes. Pour valider les scénarios obtenus, il sera nécessaire de comparer les résultats des simulations au nombre croissant d'observations et d'échantillonnages réalisés en Méditerranée ainsi qu'aux études naissantes sur le comportement des plastiques (distribution sur la colonne d'eau, interaction avec la biologie…).

  • Titre traduit

    Modeling plastic waste flows in the Mediterranean environment : a source to sink approach


  • Résumé

    The Mediterranean Sea is one of the most polluted zones of the world with more than a million debris of plastic floating per km2. While garbage patches have been observed in the oceans, there is still no accumulation zone clearly identified in the Mediterranean Sea. In order to better understand the impact of plastic pollution on marine ecosystems and potentially on human health, it becomes necessary to quantify the plastics sources and analyze their dispersion offshore. Here we present a modeling approach that will combine a statistical model of plastic inputs from river catchments into the sea with a numerical model of ocean currents. First, the quantification of plastic wastes that enter the Sea annually is based on the delineation of Mediterranean watersheds and geospatial data as population densities, waste management and hydrological information. Then, the model of plastic inputs will be use to initiate numerical simulations of ocean circulation to analyze the plastics dispersion through the currents. These simulations are obtained from the 3D hydrodynamic model SYMPHONIE (Marsaleix et al., 2008, 2009, 2012) developed at the aerology laboratory of Toulouse. This model commonly used for sediment transport is able to integrate plastic particles with different size and density. Our modeling approach will bring knowledge on the fate of plastics in the Mediterranean environment (beaching, sedimentation on the seabed, cascading or surface drift) based on realistic particle and mass concentrations. To validate the scenarios, it will be necessary to compare the simulations to the increasing number of field observations and measurements.