Modélisation de I'écosystème pélagique en Manche: du modèle global de la Manche au modèle côtier du littoral nord-breton

¹ EDF, Direction des Études et Recherches, 6, Quai Watier, 78400 Chatou, France.
² Ecole Hassania des Travaux Publics, BP 8108 Oasis Casablanca, Maroc.

Résumé

Dans une première étape, un modèle global a été développé à I'échelle de la Manche entière. Ce modèle bicouche permet de représenter, sur des cycles pluriannuels, l'évolution de la température, de la biomasse phytoplanctonique et zooplanctonique et de l'azote sous différentes formes, dans les couches de surface et de fond. Ce modèle a en particulier montré que le comportement écologique du système Manche était très lié à la part respective de deux facteurs hydrodynamiques majeurs : les frottements des courants sur le fond et le cisaillement dû au vent en surface. A l'Est du chenal, le frottement au fond étant trop important, aucune stratification n'est possible; à l'Ouest, la stratification existe, son ampleur dépendant de l'importance relative des deux facteurs. L'application, dans une seconde phase, de ce modèle à la zone côtière nord-bretonne a confirmé la bonne adéquation à I'échelle régionale des mécanismes hydrodynamiques considérés dans le modèle global. Elle a par contre montré que, du point de vue biologique, le schéma adopté ne suffisait pas à décrire I'écosystème phytoplanctonique côtier. L'introduction des apports azotés d'origine fluviale et du compartiment benthique algal dans le modèle côtier a permis de simuler un comportement du système cohérent avec les observations in situ. On a montré notamment que la végétation fixée limite l'effet potentiel des rejets azotés d'origine fluviale sur le plytoplancton. A l'issue de cette étude générale sur la Manche, on dispose d'outils numériques permettant de représenter l'évolution de I'écosystème marin et de tester l'impact de certains agents polluants. II apparaît que, si les mécanismes hydrodynamiques régissant le système sont identiques à I'échelle globale ou locale, les facteurs biologiques essentiels dans l'équilibre de I'écosystème différent d'une échelle à l'autre: ainsi la pollution d'origine agricole s'avère être perturbatrice à I'échelle côtière alors que son impact, à I'échelle de la Manche entière, est aujourd'hui négligeable.

Abstract

During the first project phase, a global scale model for the entire English Channel was developed. With this two-layer model, we can represent changes over pluri-annuel cycles in temperature, phytoplankton and zooplankton biomass, and nitrogen in various forms, in the surface and bottom layers. The model most notably demonstrated that the ecological behavior of the Channel system is closely linked to the respective impact of two major hydrodynamic factors: friction of currents on the bottom layer and shear due to wind at the surface. In the eastern part of the Channel, no stratification is possible, as friction is too great on the bottom; in the West, stratification does exist to varying degrees depending on the relative impact of the two factors. In the second phase, application of this model to the northern Breton coastal zone confirmed that the hydrodynamic mechanisms considered in the global model were well adapted on a regional scale. On the other hand, it indicated that, from a biological point of view, the representation adopted did not adequately describe the coastal phytoplankton ecosystem. Introduction into the coastal model of fluvial nitrogen inflow and benthic algal vegetation enabled simulation of system behavior consistent with the field observations. In particular, it was demonstrated that benthic vegetation limits the potential impact on phytoplankton of fluvial nitrogen inflow. At the conclusion of this general study of the Channel, we now have numerical models for representation of evolution in the marine ecosystem and for testing of the impact of certain pollutants. It appears that, while the hydrodynamic mechanisms governing the system are identical on the global and regional scales, the biological factors essential to the balance of the ecosystem differ from one scale to the other.