| Résumé |
Ce travail présente un modèle du cycle de la matière organique en Manche, à travers les cycles de l'azote, du phosphore et du silicium. Ces éléments ont été choisis car ils limitent principalement la production primaire en Manche.Dans un premier temps, un sous-modèle physique en boîtes a été' retenu. Grâce au logiciel "ELISE", la Manche a été découpée en 71 boîtes, entre lesquelles les flux d'eau sont automatiquement calculés. A ce modèle de transport horizontal a été couplé un modèle thermo-halin vertical bicouche. Ce dernier simule la température et la salinité dans une couche de surface et une couche de fond, séparées par une pycnocline d'épaisseur nulle. Il permet également le calcul des vitesses d'échange entre les deux couches.Un couplage a été effectuée entre ce modèle physique de la Manche et un modèle biogéochimique. Ce modèle considère les trois éléments précités sous les formes minérale, phytoplanctonique, détritique dans l'eau et organique benthique. Au sein du phytoplancton, deux catégories ont été distinguées : les diatomées et les dinoflagellés. Pour ces derniers, la croissance a été modélisée à l'aide d'une formulation à quotas, découplant l'absorption des sels nutritifs et la croissance des cellules.Les résultats mettent en évidence l'influence de la stratification, d'origine thermique en Manche Occidentale, et haline en Baie de Seine, sur la dynamique phytoplanctonique. La croissance du phytoplancton est favorisée d'une part dans les zones peu profondes, d'autre part dans la couche de surface des régions stratifiées, où la faible épaisseur de la tranche d'eau engendre une faible limitation de la croissance par la lumière. Ces critères de profondeur et de stratification déterminent la date d'apparition du bloom printanier. L'intensité du bloom est en revanche principalement dépendante de la richesse du milieu. On observe ainsi les plus fortes concentrations phytoplanctoniques au débouché de la Seine et le long de la côte française de Manche Orientale. La production primaire brute annuelle s'avère également très influencée par la structure verticale, mais de façon quasiopposée au bloom printanier. Les plus fortes productions sont enregistrées au centre de la Manche Orientale, zones profondes brassées. Les régions côtières turbides ainsi que les zones stratifiées montrent des niveaux de production nettement plus faibles.Ce modèle a été ensuite utilisé au cours d'une analyse de sensibilité vis-à-vis des paramètres, de la formulation des processus, des conditions aux limites et des variables forçantes. L'étude de l'influence des apports terrigènes sur le système montre le rôle faible mais non négligeable des apports de sels nutritifs par les rivières. Au sein de celles-ci, la Seine joue, de loin, le rôle le plus important. La distinction entre les apports d'azote et de phosphore souligne la place centrale occupée par les premiers nommés, dans le contrôle de la production primaire. Nous avons ensuite simulé une séquence de quinze années à l'aide de données météorologiques collectées entre 1978 et 1992. Ces simulations sur une longue période montrent la dépendance principale de l'écosystème vis-à-vis des conditions météorologiques. Elles déterminent non seulement la température et l'énergie solaire utilisable par le phytoplancton, mais également la struture verticale et la stratification éventuelle. Les variations inter-annuelles des apports par la Seine ne jouent un role que sur la bande côtière picarde.Enfin, le modèle biologique précédemment élaboré et calibré a, été couplé à un modèle physique établi sur un maillage fin. Ce modèle est un "pseudo-3D", c'est-à-dire qu'un couplage a été effectué entre un modèle thermique uni-dimensionnel vertical et un schéma horizontal bi-dimensionnel d'advection-dispersion résiduelle. Les simulations de la dynamique de l'écosystème à l'aide d'un tel modèle montrent un raffinement des résultats, sur les dimensions horizontales et verticales, notamment dans les zones frontales. La comparaison des résultats issus des. modèles en boîtes et à maillage fin ne montre cependant que peu de différences fondamentales. Si la modélisation à l'aide d'une grille fine réprésente indéniablement une voie d'avenir, les temps de calcul s'avèrent encore trop longs pour calibrer entièrement un modèle écologique. Il est par ailleurs complexe d'assimiler et de comprendre les résultats de simulations en trois dimensions et portant sur un grand nombre de variables. |
