Dynamique de la biomasse phytoplanctonique à haute résolution spatio-temporelle par l’utilisation des données satellitaires et de la surveillance

Dynamic of phytoplankton biomass at high spatiotemporal resolution using satellite and monitoring data

• Auteur / Autrice : Antoine Paul Huguet
• Direction : Laurent Barillé, Pierre Petitgas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et écologiemarine
• Date : Soutenance le 28/11/2023
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal, Animal, Aliment, Mer, Environnement (Angers ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire phycotoxines IFREMER (Nantes ; 20..-2021)
• Jury : Président / Présidente : Vona Méléder-Tard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Goberville
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hubert Loisel, Nicolas Savoye

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biologie marine

Changements climatiques -- Détection

Phytoplancton marin

Mots clés libres

Chlorophylle a

Modèle linéaire dynamique

Satellite

Séries temporelles

Pressions anthropiques

Chlorophyll-a

Dynamic linear model

Satellite

Time series

Anthropic pressures

Résumé

L’étude la biomasse phytoplanctonique est fondamentale pour comprendre le fonctionnement de l’environnement marin car elle est à la base de la chaîne alimentaire. Les études globales menées sur le réchauffement climatique semblent montrer notamment dans l’Atlantique Nord une baisse de cette biomasse associée au réchauffement des eaux marines. En utilisant un proxy de la biomasse phytoplanctonique, la concentration en chlorophylle a, on parvient à mobiliser diverses données adaptées à son étude et constituant des séries temporelles longues, allant de la donnée satellite jusqu’aux données très côtières des réseaux de surveillance, de flux de nutriments et de débits des fleuves. Plusieurs cas d’études ont été traités dans cette thèse, l’un centré sur la Manche l’autre sur le golfe de Gascogne en utilisant des modèles linéaires dynamiques pour extraire les tendances des séries temporelles constituées. Les résultats montrent dans les deux cas une baisse généralisée de la chlorophylle a entre 1998 et 2019, avec un gradient côte-large marquant et, pour la Manche, une diminution importante de l’extension du fleuve côtier le long du littoral entre Le Havre et Dieppe. Un phénomène particulier en Sud Bretagne ressort avec une hausse de la chlorophylle entre Saint Nazaire et Quimper. La méthodologie employée a donc permis d’identifier des patrons généraux et d’expliquer au moins partiellement des particularités plus locales. Son utilisation pourrait être reprise dans le cadre des évaluations des directives européennes en permettant de donner un contexte général, mais aussi de comparer des périodes entre elles, voire de simuler des évaluations d’états en fonction de différents scénarios.

The study of phytoplankton biomass is fundamental to understanding the functioning of the marine environment, as it forms the basis of the food chain. Global change studies seem to show a decline in this biomass, particularly in the North Atlantic, associated with the warming of marine waters. By using chlorophyll-a concentration as a proxy for phytoplankton biomass, we have been able to mobilise a variety of data adapted to its study and constituting long time series, ranging from satellite data to very coastal data from monitoring networks, nutrient flows and river flows. Several case studies were carried out in this thesis, one focusing on the English Channel and the other on the Bay of Biscay, using dynamic linear models to extract trends from time series. In both cases, the results show a general decline in chlorophyll-a between 1998 and 2019, with a marked coast-wide gradient and, in the case of the Channel, a significant reduction in the extension of the coastal river along the coast between Le Havre and Dieppe. A particular phenomenon in southern Brittany stands out, with an increase in chlorophyll levels between Saint Nazaire and Quimper. The methodology employed has enabled to identify general patterns and, at least, partially explain more local particularities. It could be further used as part of the assessments of relevant European directives, providing a general context, as well as allowing comparisons between different periods, and even providing predictive informations via scenarios by simulating environment state.