Détection satellitaire et modélisation opérationnelle de la production végétale non-fixée dans la bande côtière bretonne

par Cédric Penard

Thèse de doctorat en Sciences de l'environnement marin

Sous la direction de Cédric Bacher.

Soutenue en 2009

à Brest .

mots clés

• Eutrophisation
• Nutriments
• Production primaire
• Temps-réel
• Modèle couplé
• Chlorophylle-a
• Mer côtière bretonne
• Pseudo-Nitzschia
• Plantes marines -- Télédétection
• Phytoplancton marin -- Toxicologie
• Mer -- Effets de l'eutrophisation -- France -- Bretagne (France)

Résumé

L’eutrophisation des milieux marins côtiers, de plus en plus importante, représente un des impacts majeurs des activités humaines sur l’environnement. Les phénomènes d’eutrophisation sont en constante augmentation; ces dernières décennies ont vu le nombre de sites touchés augmenter de par le monde. La bande côtière bretonne est particulièrement concernée par ce phénomène. L’objectif de ce travail est multiple. Il vise d’abord à mettre en évidence et à quantifier l’impact et le rôle des apports en nutriments sur la production primaire et l’eutrophisation des milieux côtiers, de façon à suggérer des solutions ou des pistes d’amélioration. Ensuite, il a aussi un objectif de prévision à court terme de l’état biologique sur la zone. Pour atteindre ces objectifs, un modèle en temps réel a été mis en oeuvre, dont les résultats, comparés à des mesures satellitaires, sont présentés sur www. Previmer. Org. L’outil principal de ce travail est un modèle couplé physique/biogéochimie. La partie hydrodynamique est fournie par le code Mars3D (3D hydrodynamical Model for Application at Regional Scale) développé à IFREMER. Au code hydrodynamique Mars3D est couplé le modèle des cycles de l’azote, du phosphore et du silicium d’IFREMER. A ce modèle de base a été ajouté celui d’un genre spécifique de phytoplancton : le genre Pseudo-Nitzschia. Certaines espèces de Pseudo-Nitzschia sont réputées toxiques. En effet, ce phytoplancton a la capacité de synthétiser une toxine: l’acide domoïque. Cette toxine est responsable du syndrome ASP (Amnesic Shelltish Poisoning). Le modèle reproduit globalement les mêmes zones de toxicité que les mesures du REPHY, et donne des résultats encourageants.

Titre traduit

Satellite detection and operational modelling of no-fixed vegetal production in the French Brittany coastal shelf

Résumé

Eutrophication is more and more important in the coastal environment. It is one major impact of human activity on environment. The eutrophication phenomena are growing continuously. Over the last decades, the number of sites affected has been rising over the world. Eutrophication of French Brittany coastal shelf is a recurrent problem, always more worrying. The objective of this work is multiple: it aims at highlighting and understanding the impact and the role of the contributions in nutrients on the primary production and the eutrophication of the coastal environment. This work also has the ambition of identifying and understanding the causes of the phenomena and thus to make it possible to bring solutions or tracks of improvement. Lt also has an objective of short-term forecast of the biological state of the zone. This work led to the implementation of a real-time model, which results can be visualised and compared to satellite measurements on w. Previmer. Org. The main tool for this work is a coupled physical-biogeochemical model. The hydrodynamic part is provided by the code Mars3D (3D hydrodynamic Model for Application At Regional Scale) developed by IFREMER. The biogeochemical model of IFREMER, with its model of nitrogen, phosphorus and silicon cycles, is coupled to the hydrodynamic code Mars3D. We added to this basic model a specific kind of phytoplankton which can be harmful: Pseudo-Nitzschia. Indeed, this phytoplankton has the capacity to synthesize domoic acid which is a toxin responsible for the ASP syndrome (Amnesic Shellfish Poisoning). The model reproduces overall the same zones of toxicity as measurements of the REPHY, and gives encouraging results.