Projet de recherche SD/NS/03A (Action de recherche SD)
Contexte
Etat Membre de l’Union Européenne et signataire de la convention OSPAR pour la protection du milieu marin de l’Atlantique du Nord-Est, la Belgique a le devoir de protéger sa zone marine des effets négatifs de l’eutrophisation. Ce phénomène résulte d’apports variables transfrontaliers (eaux atlantiques, Rhin) et locaux (Yser, Escaut) de nutriments anthropiques enrichis en N par rapport à Si et/ou P; il se manifeste par des efflorescences algales (principalement l’Haptophycée Phaeocystis) qui perturbent le fonctionnement de l’écosystème. Une meilleure compréhension des liens entre modifications des apports de nutriments et réponse de l’écosystème est nécessaire pour guider la formulation de directives européennes en matière de réduction des apports de nutriments et l’optimisation des biens et services rendus par l’écosystème tels les fermes mytilicoles marines.
Description du Projet
Objectifs
AMORE III se focalise sur le contrôle des processus d’eutrophisation de la zone côtière belge (EEZ.be) par les changements climatiques et des activités humaines et leurs conséquences sur les biens (fermes mytilicoles) et services (absorption de CO2 atmosphérique) rendus.
Contribution scientifique pour une utilisation durable de EEZ.be, AMORE III a pour objectif de produire des connaissances écologiques nouvelles, des développements technologiques ainsi qu'une version améliorée du modèle écologique 3D-MIRO&CO afin:
- D'évaluer le rôle combiné des changements hydro-climatiques et des apports de nutriments dans l’étendue et l’intensité des efflorescences de Phaeocystis dans EEZ.be et le rôle-tampon de la zone côtière vis-à-vis du CO2 atmosphérique; de prédire comment ces propriétés changeront dans un futur proche (2015) sur base de scénarios réalistes de changements climatiques et d’apports de nutriments.
- D'estimer l’impact des efflorescences de Phaeocystis sur les activités mytilicoles pour en assurer une gestion optimisée.
- De définir des objectifs de qualité écologique afin de mesurer les modifications de l’écosystème et l’efficacité des mesures de gestion prises.
Méthodologie
La méthodologie de recherche combine de manière itérative les observations de terrain, les études de processus en laboratoire, et la modélisation mathématique. Le modèle couplé hydrodynamique et écologique 3D-MIRO&CO joue un rôle central d’intégration des nouvelles connaissances acquises lors des études expérimentales mais aussi d’outil d’évaluation de l’état d’eutrophisation, de prédiction et de support à la décision. Les résultats d’Amore I et II ont démontré des faiblesses à résoudre avant de transférer les résultats du modèle aux utilisateurs finaux.
Les études expérimentales de terrain et de laboratoire se focalisent sur les mécanismes contrôlant le démarrage, l’intensité et l’étendue des efflorescences en mer du Nord et plus particulièrement:
- l’origine de Phaeocystis et les mécanismes de formation des colonies
- la sensibilité des diatomées et de Phaeocystis aux changements attendus de température et de lumière
- l’impact des efflorescences de Phaeocystis sur la croissance des moules cultivées au large.
- la distribution spatio-temporelle des efflorescences de diatomées et de Phaeocystis en développant la cytométrie de flux couplée à l’analyse d’images en temps réel (Flow CAM).
L’expérimentation numérique fournira une version améliorée du modèle 3D-MIRO&CO afin d’augmenter sa capacité de prédiction de l’étendue des efflorescences en réponse aux changements climatiques et des apports de nutriments continentaux. Ceci implique l’affinement de la grille de résolution dans le domaine EEZ.be, la description explicite de la température, le couplage avec le modèle RIVERSTRAHLER calculant les apports de nutriments continentaux ainsi que l’amélioration du modèle écologique MIRO sur base des nouveaux résultats expérimentaux. Le modèle validé sera utilisé pour comprendre le rôle passé (jusqu’à 1950), présent et futur des changements climatiques et des activités humaines sur l’écosystème côtier et d’estimer l’effet de politiques de réduction de nutriments sur les efflorescences algales.
Interaction entre les différents partenaires
Les expériences d’éco-physiologie du phytoplancton sont réalisées par l’ULB. ULB a la charge des cultures phytoplanctoniques et assiste ILVO et UMH dans leurs expériences sur les moules et la mise au point du Flow CAM, respectivement. UMH développe le logiciel d’analyse d’image. UGMM gère le code numérique du modèle 3D-MIRO&CO et améliore le modèle hydrodynamique. Il collabore avec ULB pour la paramétrisation écologique, l’interprétation des simulations et la formulation de scénarios exploratoires. Des réunions entre modélisateurs et expérimentateurs sont prévues afin de garantir la cohérence de la paramètrisation biologique et la capacité du modèle à reproduire les propriétés écologiques de la EEZ.be.
Liens avec des programmes internationaux
Amore contribue aux objectifs des programmes IGPB- LOICZ (Land Ocean Interactions in the Coastal Zone) et GEOHAB/EUROHAB (Harmful Algal Blooms)
Résultats et/ou produits attendus
- Publications des acquis scientifiques dans des revues avec comité de lecture.
- Evaluation de l’impact des efflorescences de Phaeocystis sur les activités mytilicoles.
- Mise à disposition de la communauté scientifique du logiciel PHYTO Image.
- Modèle validé d’écosystème 3D couvrant la EEZ.be, la Baie Sud de la mer du Nord et la Manche, utilisable pour la compréhension de la dynamique de l’écosystème et la gestion de l’eutrophisation côtière.
- Site (www.ulb.ac.be/assoc/esa/AMORE/amore.htm) pour assurer la communication interne et externe.
Partenaires
Activités
Le coordinateur, ULB (Ecologie des Systèmes Aquatiques, ESA) concentre ses recherches sur l’étude et la modélisation du fonctionnement des systèmes aquatiques. ESA est un expert reconnu en éco-physiologie de Phaeocystis et est le concepteur du modèle MIRO.
UMH (Ecologie Numérique des Systèmes Aquatiques) développe des outils biostatistiques et des logiciels pour l’écologie tels les logiciels d’analyse d’images de plancton (Zoo/PhytoImage) et de séries spatio-temporelles (PASTECS).
ILVO (Pêcheries) est expert en biologie des poissons et aquaculture. ILVO soutient le développement de fermes mytilicoles de la mer du Nord.
Les recherches menées par l’UGMM ont pour objectif de fournir une base scientifique à la gestion de l’environnement marin, e.g. la modélisation 3D et l’imagerie satellitaire.
Coordonnées
Coordinateurs
Lancelot Christiane & Rousseau Véronique
Université Libre de Bruxelles
Ecologie des Systèmes Aquatiques (ULB-ESA)
Campus de la Plaine, CP 221, Boulevard du Triomphe
B-1050 Brussels
Tel:+32 (0)2 650 59 88/90
Fax:+32 (0)2 650 59 93
lancelot@ulb.ac.be, vrousso@ulb.ac.be.
http://www.ulb.ac.be/assoc/esa/index.htm
Promoteurs
Grosjean Philippe
Université de Mons-Hainaut (UMH)
Ecologie Numerique des Systèmes Aquatiques (EcoNum)
Pentagone 3D08, 8 avenue du Champ de Mars
B-7000 Mons
Tél:+32 (0)65 37 34 97
Philippe.Grosjean@umh.ac.be.
http://w3.umh.ac.be/~econum
Delbare Daan
Instituut voor landbouw en visserijonderzoek (ILVO)
Ankerstraat 1
B-8400 Oostende
Tel:+32 (0)59 56 98 43
Fax:+32 (0)59 33 06 29
daan.delbare@ilvo.vlaanderen.be.
http://www.ilvo.vlaanderen.be/Animal/Fisheries.htm
Kevin Ruddick & Genevière Lacroix
Management Unit of the North Sea Mathematical Models (MUMM),
Royal Belgian Institute for Natural Sciences (RBINS),
100 Gulledelle
1200 Brussels.
Tel +32 (0)2 773 21 31
Fax+32 (0)2 770 69 72
K.Ruddick@mumm.ac.be, G.Lacroix@mumm.ac.be.
http://www.mumm.ac.be
Comité de suivi
Gilles Billen - Université Pierre et Marie Curie - France
Wendy Bonne - SPF Santé publique, Sécurité de la Chaîne alimentaire et Environnement
Peter Dezutter - Fisherman
Patrick Meire - Universiteit Antwerpen
Andreas Moll - Universität Hamburg - Germany
Pierre Regnier - Utrecht University - The Netherlands
Serge Scory - Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique (IRSNB)
Combined Effect of Changing Hydroclimate and human activity on Coastal Ecosystem Health : final report (phase 1)
Brussels : Federal Science Policy, 2010 (SP2174)
[Pour télécharger]
Effets combinés des changements hydroclimatiques et des activités humaines sur l’ecosystème côtier : résumé
Bruxelles : Politique scientifique fédérale, 2010 (SP2175)
[Pour télécharger]
Gecombineerde effecten van hydroklimaatsveranderingen en menselijke activiteiten op het kustecosysteem : samenvatting
Brussel : Federaal Wetenschapsbeleid, 2010 (SP2176)
[Pour télécharger]
Combined Effect of Changing Hydroclimate and human activity on Coastal Ecosystem Health : summary
Brussels : Federal Science Policy, 2010 (SP2177)
[Pour télécharger]
Combined Effect of Changing Hydroclimate and human activity on Coastal Ecosystem Health : final report (AMORE)
Lancelot, L. - Ruddick, L. - Delbare, D. Brussels : Federal Science Policy, 2012 (SP2470)
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