Modélisation opérationnelle de la production végétale non-fixée (phytoplancton et ulves) dans la bande côtière bretonne

L'eutrophisation des milieux marins côtiers, de plus en plus importante, représente un des impacts majeurs des activités humaines sur l'environnement. 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'eutrophisation s'y manifeste de deux façons :
1) des phénomènes de marée vertes, très localisés, qui sont provoqués par la croissance excessive et l'échouage de macro algues du genre Ulva dans ces zones riches en azote.
2) des blooms de phytoplancton à l'origine des phénomènes d'eaux colorées, qui peuvent aussi provoquer des interdictions de consommation de coquillages lorsque les espèces mises en jeu sont toxiques (Pseudo-Nitzschia, Alexandrium, Dinophysis). Pour analyser l'eutrophisation dans la bande côtière bretonne, le modèle couplé hydrodynamique/biogéochimique ECO-MARS3D a été mis en oeuvre, en tant qu'outil d'étude et de visualisation du devenir des nutriments et de la production primaire. Ce travail a débouché sur la mise en oeuvre d'un modèle en temps réel pour présenter quotidiennement sur Internet des prévisions à 2 jours par simulation numérique, accompagnées de mesures satellitaires des jours précédents.
Ceci répond a une demande émergente de prévisions à court terme de l'environnement côtier, de l'état biologique de la mer et de l'évolution des proliférations planctoniques par les gestionnaires de l'océan côtier (collectivités, administrations), des professionnels (conchyliculteurs, pêcheurs, transport maritime, industrie off-shore), des scientifiques, des bureaux d'étude en environnement et du public (baignade, plongée, pêche à pied, nautisme). L'outil permet de répondre aux questions posées quant à l'état passé et futur de l'eutrophisation dans la bande côtière bretonne et de tester divers scénarii. Ce travail s'inscrit dans le système opérationnel côtier PREVIMER de l'Ifremer en tant que démonstrateur. PREVIMER a pour objectif de fournir une description de l'état physique et bio-géochimique de la mer côtière (de la côte à la limite du plateau continental) et de l'état des écosystèmes qu'elle abrite, en diffusant les informations par l'intermédiaire d'un site Internet : 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. A ce code hydrodynamique est couplé le modèle des cycles de l'azote, du phosphore et du silicium d’Ifremer. Le modèle couplé permet de simuler en 3 dimensions et de manière dynamique les courants, le brassage horizontal et vertical, les champs de température et de salinité, mais aussi les principaux cycles de nutriments, reproduisant ainsi les conditions déterminantes de la production primaire. La croissance des algues est modélisée, et permet de voir l’influence des panaches de dilution des principales rivières bretonnes sur leur croissance. La modélisation de l’oxygène dissous reproduit bien les hypoxies de fond récurrentes en baie de Vilaine. 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, responsable du syndrome ASP (Amnesic Shellfish Poisoning) chez le consommateur de coquillages filtreurs. Le modèle reproduit globalement les mêmes zones de toxicité que les mesures du REPHY, et donne des résultats encourageants. Grâce au traçage numérique de l'azote au sein des cycles biogéochimiques, cette étude montre que la Loire influence une large partie de la bande côtière bretonne ; son panache remonte jusqu'au nord de la mer d'Iroise, et contribue pour une grande part à l'enrichissement du sud et de l'ouest de la Bretagne.