Modélisation opérationnelle de la production végétale non-fixée (phytoplancton et ulves) en mer côtière bretonne. Alain Ménesguen, Cédric Pénard, Morgan Dussauze Ifremer/Brest 1/Modèle opérationnel temps réelr (Thèse co-financ financée par Région R Bretagne, dans projet CPER) 2/Détermination d objectifs d de qualité par bassin versant (Etude pour AELB-Région Bretagne)
Méthode et outils Débits des rivières res : modèle pluie/débit GR4J du CEMAGREF Concentrations dans les rivières res : régressions statistiques sur les mesures AELB Devenir des apports en mer : modèle écohydrodynamique ECO-MARS3D d IFREMERd Validation des simulations : images satellitaires de température et de chlorophylle
Le modèle GR4J du CEMAGREF Source : Perin et al.,2001 Modèle pluie/débit simple à réservoir Seulement 4 à 5 paramètres Nécessite uniquement les précipitations et l évapotranspiration potentielle en entrée Demande peu d informations sur le bassin versant et sa nature, mais peu adapté à de vastes BV inhomogènes nes
Validation du modèle GR4J Simulation des débits de l Elorn en 2003-2004. Comparaison des résultats du modèle aux mesures.
Modèle ECO-MARS3D 500 m 100 m HYDRODYNAMIQUE: Maillage à 3 km opérationnel 6 Maillages à 500m pour étude de chaque BV 3 maillages à 100m pour simulation précise de marées vertes
Modèle ECO-MARS3D Nitrate Silicate Phosphate Pseudo Nitzschia Quota de Si : qsi Si qsi/qsi_min < 1.1 BIOGEOCHIMIE de base Cycles de N,P,Si O 2 dissous Diatomées Dinoflagellés Nanoflagellés Ulves en suspension Ulves en dépôtd Traçage age de l azote l Loire Ménesguen et al., 2006 Acide domoïque Module Pseudo-Nitzschia Adapté du modèle de Davidson et Fehling (2006, African JoMS) Hypothèse : la toxicité apparaît quand le quota interne de silicium des cellules est bas.
Validation globale par télédétectiontection Chlorophylle annuelle moyenne (Satellite) Chlorophylle annuelle moyenne (Modèle)
Validation ponctuelle pour la chlorophylle
Validation ponctuelle pour le nitrate Surestimation des Concentrations d hiver
Validation globale pour l acide domoïque Percentile 90 des teneurs en acide domoïque sur 2000-2003 2003 Mesures REPHY d acide domoïque dans les COQUILLAGES Trop peu de mesures Simulation ECO- MARS3D d acide domoïque dans la COLONNE D EAU
Emprise: La mer côtière bretonne, du Couesnon à la Loire Le site web opérationnel http://www.previmer.org BIENTÔT: des zooms calculés à 500m Variables présentées: -Mesurées par satellite (surface): Température, Chloro totale -Simulées (surface & fond): Température, salinité, nitrate, phosphate, silicate, diatomées, dinoflagellés, nanoflagellés, (chloro totale), (MES), % azote de la Loire, Pseudo-Nitzschia et risque ASP, oxygène dissous Calendrier : - Jours J et J+1 - Tous les jours depuis le 15/05/2007 - Animations 12, 24 et 48 j
Exemple de résultat : saturation en oxygène Hypoxie (saturation : 20% ) Carte de saturation au fond le 27 Juillet 2007
Exemple de résultat : % d azote du phytoplancton issu de la Loire Loire 16 Juin 2008
Exemple de résultat : Abondance de Pseudo- Nitzschia et concentration en acide domoïque (12 Mai 2008) Chlorophylle a de Pseudo-Nitzschia Acide domoïque dans l eau
Application off-line du modèle pour AELB & Région R Bretagne Objectif 1: fournir pour chaque fleuve côtier de Bretagne la délimitation d statistique de sa zone d influence d en mer («bassin récepteurr») Objectif 2: fournir pour chaque fleuve côtier de Bretagne 2 courbes «dose-effet effet» : 1) Biomasse phytoplanctonique= = f([no 3 ], [PO 4 ]) 2) Biomasse d ulves d = f([no 3 ])
Objectif 1: Méthode statistique utilisée On injecte en continu un traceur conservatif dans la rivière étudiée Percentile 90% : 0,44 unité/l Percentile 10% : 0,07 unité/l Pour chaque maille de surface, le modèle fournit 3x365 valeurs journalières de traceur pour les années 2001, 2002 et 2003 Pour chaque maille, on on calcule la la fonction de de répartition de de ces ces 1085 1085 valeurs On en déduit la médiane et les percentiles 10% et 90% On cartographie séparément la médiane et les 2 percentiles
Objectif 1: Exemples de «bassins récepteurs r BR» LOIRE (médiane) Débit moyen : 900 m 3 /s VILAINE (médiane) Débit moyen : 64 m3/s KERHARO (médiane) Débit moyen : 0.7 m3/s
Objectif 2: Exemples de réponses r par BV Diatomées Dinoflagellés Loire (effet sur BR médian) Dinoflagellés Kerharo en Baie de Douarnenez Ulves Diatomées
Exemples d éd évaluation de situations pristines Max actuel Max pristine Ulves Baie de Douarnenez Rade de Brest
Exemples d éd évaluation de situations pristines Actuel Pristine Phytoplancton total Actuel Pristine Diatomées Actuel Pristine Dinoflagellés
Evolutions prévues sur http://www.previmer.org : - Mars 2009: extension à la Manche/sud Mer du Nord - Fin 2009: extension au Golfe du Lion - 2010: Introduction de bivalves sentinelles