Thèse soutenue

Influence de l'hydrodynamique sur le comportement du phytoplancton dans les lacs des régions métropolitaines - Suivi à haute fréquence et modélisation numérique tridimensionnelle du Lac de Champs-sur-Marne (France) et du Lac Pampulha (Brésil)
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Denis Fürstenau plec
Direction : Brigitte Vinçon-LeiteNilo De Oliveira Nascimento
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et Techniques de l'Environnement
Date : Soutenance le 18/12/2020
Etablissement(s) : Paris Est en cotutelle avec Universidade federal de Minas Gerais
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Eau, Environnement et Systèmes Urbains
Jury : Président / Présidente : Olivier Fouché-Grobla
Examinateurs / Examinatrices : Nilo De Oliveira Nascimento, Cristovão Vicente Scapulatempo Fernandes, Brigitte Vinçon-Leite, Orlane Anneville, Sérgio Koide, Talita Silva
Rapporteurs / Rapporteuses : Cristovão Vicente Scapulatempo Fernandes

Résumé

FR  |  
EN

[traduction automatique] L'objectif principal de cette thèse est de caractériser l'hydrodynamique des lacs urbains peu profonds afin de mieux comprendre son influence sur la variabilité spatiale et temporelle de la biomasse des cyanobactéries grâce à des mesures à haute fréquence et à une modélisation numérique tridimensionnelle. Pour atteindre cet objectif, deux sites expérimentaux ont été étudiés : Dans le lac français, un modèle hydrodynamique et écologique tridimensionnel a été calibré à l'aide de mesures à haute fréquence de la chlorophylle-a, de la température et de la vitesse de l'eau. Les températures de l'eau ont été mesurées à la surface (0,5 m), au milieu (1,5 m) et au fond (2,5 m). La chlorophylle-a a été mesurée à 1,5 m de profondeur. Les vitesses ont été mesurées à une profondeur allant de 0,45 m de la surface à 2,7 m au fond. Après l'étalonnage du modèle, celui-ci a été vérifié pour des scénarios avec différentes concentrations de nutriments. Les recherches menées dans le lac de Champs-sur-Marne ont montré que : - La surveillance à haute fréquence permet une analyse de la forte variation temporelle de la biomasse dans le lac et l'influence de différentes forces externes sur le comportement hydrodynamique;- L'alternance et la durée des conditions de mélange et de stratification et le fonctionnement hydrodynamique complexe du lac peuvent être représentés par le modèle tridimensionnel;- Le modèle tridimensionnel Delft-3D a été utile dans l'analyse de l'influence de l'hydrodynamique du lac sur les concentrations de phytoplancton et l'hétérogénéité spatiale ; - Dans le lac brésilien, le modèle hydrodynamique tridimensionnel Delft3D-Flow a été calibré et validé à l'aide de mesures de température à haute fréquence. La période d'étalonnage a duré 18 jours, du 16 mai au 3 juin 2016, correspondant à 440 données horaires pour chacune des quatre profondeurs respectives : surface (0,5 m), 2,5 m, 5,5 m et fond (9,5 m). La période de validation a duré 11 jours, du 3 juin au 14 juin 2016, correspondant à 273 données horaires également pour chacune des quatre mêmes profondeurs. Une deuxième période de validation a duré 88 jours, du 15 mai au 10 août 2015, correspondant à 2107 valeurs horaires pour la profondeur de surface (0,5 m) a également été simulée. La recherche effectuée dans le lac Pampulha a montré :- Les principaux paramètres de sensibilité pour calibrer le comportement thermique du lac sont le facteur vent et le coefficient de Dalton ;- L'influence et l'importance de la morphologie du lac et de l'intensité et de la direction du vent dans la stratification de la température ;- L'impact de l'afflux d'eau et sa relation avec les conditions thermiques du lac sur le comportement de la température au fond du lac. Cette recherche montre qu'un modèle hydrodynamique tridimensionnel calibré et un modèle écologique utilisant la surveillance à haute fréquence sont essentiels pour comprendre l'hydrodynamique des lacs peu profonds et le comportement temporel et spatial du phytoplancton et des cyanobactéries. Ces résultats sont donc prometteurs pour l'évaluation de la distribution et de la remise en suspension des nutriments, de la sédimentation et des polluants dans les lacs, ainsi que pour la compréhension des efflorescences de phytoplancton de manière plus générale.]Traduit avec www.DeepL.com/Translator