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© Olivier Barbaroux, Ifremer
Ulves

L'eutrophisation littorale

La modélisation numérique du phénomène d’eutrophisation marine

La modélisation numérique consiste à rassembler dans un jeu d'équations, les connaissances que l’on a sur les processus liant l’évolution des concentrations en nutriments et celle des biomasses phytoplanctonique et macro-algale (termes que le modèle calcule et que l’on appelle « variables d’état » du modèle). Ce jeu d’équations biologiques est couplé à une modélisation des transports et de la dispersion par la marée et le vent, afin d’intégrer les processus physiques qui interviennent dans l’évolution des variables biologiques. Les équations numériques liant les variables entre elles simulent les processus et contiennent des paramètres qu’il convient de calibrer soit à l’aide de la bibliographie, soit en faisant des simulations de calibration au cours desquelles on ajustera au mieux les résultats du modèle à des observations réelles. Enfin on procèdera à des simulations de validation en s’assurant, à l’aide d’un second jeu d’observations, que le modèle donne toujours des résultats satisfaisants.

La modélisation numérique constitue, après validation, un intéressant outil de synthèse ; elle permet en effet de vérifier que l’on a une connaissance suffisante des processus physiques et biologiques pour décrire correctement le comportement des variables d’état.

C’est aussi un moyen de tester des scénarios, par exemple de réduction des apports en nutriments, et d’en voir le résultat en terme de taux de réduction de la production algale.

L’application d’un tel modèle à la Manche et au sud de la Mer du Nord montre que la réduction, depuis les années 80, des apports en phosphore (essentiellement due à une diminution des rejets industriels et urbains) a fait passer l’eutrophisation printanière dans les panaches fluviaux sous le contrôle du phosphore ; par contre en été les poussées phytoplanctoniques de flagellés ( Dinophysis, Phaeocystis) restent sous le contrôle de l'azote (et du silicium pour les diatomées).

Le même type de modèle est appliqué aux problèmes d’eutrophisation à marées vertes, par exemple dans des sites où arrivent plusieurs rivières ; le modèle permet alors de déterminer quel est le cours d’eau majoritairement responsable de l’eutrophisation, et quel niveau de réduction des apports en nitrate il faut viser pour avoir une diminution significative de la biomasse algale.

De même, un modèle simple de la matière organique, du soufre et de l’oxygène, couplé à un modèle physique tridimensionnel de la lagune de Thau, a permis de suivre l’évolution des taux de saturation en oxygène dissous au cours de la malaïgue de 1997, et de tester des moyens de prévention de ces crises anoxiques.

Simulation du taux de saturation en oxygène Zoom fenetre Simulation du taux de saturation en oxygène dissous au cours de la malaigue de 1997 dans la lagune de Thau (A. Chapelle, Ifremer)
Evolution des dinoflagellés en baie de Seine Zoom page

Evolution des dinoflagellés en baie de Seine

 

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