Les patrons de distribution des espèces et communautés marines sont largement régulés par les propriétés physico-chimiques des eaux environnantes. La mise à disposition de nouvelles couches environnementales à résolution sub-kilométrique s’avère, par conséquent, d’une grande utilité pour cartographier de façon objective les paysages écologiques marins en vue d’interpréter des patrons biogéographiques, optimiser les campagnes à la mer ou planifier de manière adéquate les expérimentations in situ.
Le présent rapport a pour objet la segmentation à haute résolution des fonds marins infralittoraux de la Bretagne en zones aux conditions environnementales analogues. Six facteurs abiotiques majeurs régissant la distribution spatiale des communautés biologiques infralittorales sont utilisés pour composer l’espace environnemental, à savoir : la température, la salinité, l’oxygène, la lumière, l’énergie cinétique due aux vagues et l’énergie cinétique induite par les courants. Chaque facteur se présente dans l’analyse sous la forme d’un raster climatologique caractérisant les conditions moyennes au fond calculées à partir de séries pluriannuelles issues des modèles océanographiques ou de l’imagerie satellitaire de dernière génération.
Un partitionnement non-supervisé par la méthode des k-médoïdes, assistée par une estimation du nombre optimal de clusters, est utilisé pour regrouper statistiquement les points représentant l’espace environnemental, décrits uniquement par leurs attributs environnementaux. Le résultat met en évidence une série de zones benthiques écologiquement similaires qui sont en accord avec les patrons écologiques connus en Bretagne par les experts, mais dont les contours étaient flous. La démarcation Nord/Sud en Bretagne est ainsi bien capturée, de même que d’autres unités écologiques particulières telles que (i) les baies, (ii) les zones à influence estuarienne, (iii) les zones côtières exposées aux vagues, et (iv) les secteurs exposés aux courant. L’analyse met aussi en évidence des petites enclaves écologiques isolées géographiquement de leurs analogues plus étendus.
Grâce à une bonne représentation des conditions aux abords des fonds marins, le résultat permet de meilleures interprétations du compartiment benthique que les résultats issus des analyses précédentes qui utilisaient des conditions de surface ou moyennées verticalement sur la colonne d’eau. Le succès de l’approche démontre la capacité à analyser et à valoriser une grande quantité de données environnementales originales produites à l’Ifremer pour cartographier avec plus de détail les paysages écologiques marins.

Marine biological distribution patterns are largely regulated by the physico-chemical properties of the overlying waters. The availability of new environmental layers with sub-kilometric resolution is therefore of great use to map marine in objective ways and therefrom interpret biogeographic patterns, optimize region-wide field surveys or plan in situ experiments.

This report presents a data-driven high-resolution partitioning of Brittany’s infralittoral seabed environment areas with comparable environmental conditions. Six major abiotic drivers of shallow-water biological communities are used to compose its environmental space, notably: temperature, salinity, oxygen, light, wave-induced kinetic energy and baroclinic currents kinetic energy. Each parameter is represented in the analysis by a climatologic raster corresponding to average conditions at seabed computed from multiannual series extracted from latest generation oceanographic models and satellite imagery.

A k-means unsupervised partitioning, assisted by an optimal cluster number estimation, is used to statistically partition the points representing the environmental space, which are exclusively described by their environmental attributes. Mapping of the clustered data depicts spatially-coherent areas that match ecological divisions traditionally-recognised in Brittany by experts but which previously lacked a fine and objective spatial delimitation. The divide between northern and southern Brittany is successfully demarcated as well as specific ecological conditions associated to (i) bays, (ii) areas influenced by freshwater outflows, (iii) swell-exposed coastal stretches and (iv) current-exposed sectors. The analysis further highlights small ecological enclaves geographically isolated from their larger analogues.

By representing conditions at seabed in great detail, the result permits a better understanding of the benthic compartment than previous analyses based on surface and/or vertically-integrated conditions. The approaches success demonstrates the capacity to analyse and exploit Ifremer wealth of novel environmental datasets to objectively map marine ecological units.