La modélisation de l'environnement marin

Introduction

La modélisation mathématique est une discipline qui utilise les outils mathématiques et informatiques avec pour objectif de simuler le fonctionnement de systèmes naturels.

Dans le cas des écosystèmes marins côtiers, soumis à un ensemble de contraintes s'exerçant à des échelles de temps et d'espace très variables, la modélisation s'est avérée représenter un outil complémentaire indispensable dans les domaines de l'Océanographie Physique, la Biologie et l'Ecologie marine.

Parmi tous les domaines de l'Océanographie, les modèles hydrodynamiques sont de loin les plus avancés. En effet, le transport et la dispersion dans la mer sont des facteurs déterminant pour la biologie ou la chimie marine, ce qui justifie le développement préalable de ces derniers.

La seconde étape consiste à développer des modules thématiques (biogéochimie, écologie, etc) puis de les coupler au modèles hydrodynamiques, afin de progresser dans la connaissance des écosystèmes et d'obtenir des outils intégrés capables de répondre aux questions soulevées par la gestion et la préservation des milieux marins.

 

Le modèle hydrodynamique du Bassin d'Arcachon (MARS-3D)

Bathymétrie du modèle (m)

Ce modèle résout les équations classiques de la mécanique des fluides, avec une haute résolution spatiale horizontale (235 m ou 64 m), de même que les équations d'advection et de diffusion d'un élément transporté. Il permet donc de calculer la courantologie (vitesse et direction des courants), les hauteurs d'eau ainsi que l'advection et la diffusion d'éléments chimiques (ou assimilés) sur le domaine défini.

Lien vers le système opérationnel PREVIMER-Arcachon : analyses et prévisions à court terme des courants ou des positions de la surface de la mer par rapport au niveau moyen.

Télécharger le rapport sur l'hydrodynamique du Bassin d'Arcachon (2,5 Mo)

Le modèle a par exemple été utilisé pour étudier la dispersion de larves d'huître (Crassostrea gigas) à l'issue de pontes dans 6 secteurs du bassin, pour des conditions de mortes eaux et de vives eaux. Les figures ci-dessous présentent deux exemples parmis les résultats obtenus.

Simulation de la dispersion de larves d'huîtres durant les deux jours suivant la ponte

Les modèles biologiques

 Une étude est en cours avec pour double objectif le développement d'un modèle biogéochimique (modélisation des cycles du carbone, de l'oxygène et des sels nutritifs) et celui d'un modèle d'écosystème à  Zostera noltii (une espèce de phanérogame marine particulièrement abondante dans le Bassin d'Arcachon). Un couplage de ces modules avec le modèle hydrodynamique est prévu.

 

 

 

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