Application du modele seapodym a la dynamique spatiale et aux pecheries des petits poissons pelagiques du golfe de gascogne

Application of SEAPODYM model to the spatial dynamics and fisheries of small pelagic fish population in the Bay of Biscay

• Auteur / Autrice : Quentin Misi
• Direction : Patrick Lehodey
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Inscription en doctorat le 16/03/2023
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : MERCATOR OCEAN

Mots clés

Mots clés libres

Anchois

Dynamique de population

Modélisation

Seapodym

Ecologie marine

Ressources marines

Anchovy

Population Dynamics

Modelling

Seapodym

Marine ecology

Marine resources

Résumé

La dynamique des populations de petits pélagiques est soumise à une forte variabilité interannuelle et pluriannuelle étroitement liée aux changements des variables environnementales qui impactent la physiologie et les processus de population, par exemple le recrutement et la mortalité (Checkley et al., 2009). Le stock d'anchois du golfe de Gascogne s'est effondré au début des années 2000 et sa pêche a fermé entre 2005 et 2010, tandis que les débarquements annuels dans les années 1960 ont culminé à ~75 000 tonnes (ICES, 2018). Le stock se redresse lentement depuis lors. Bien qu'elles ne soient pas entièrement comprises, les raisons de cet effondrement impliquaient probablement la pression de pêche, la compétition inter-espèces et la variabilité environnementale, par exemple associées à l'oscillation nord-atlantique (Borja et al., 2008) et notamment les changements dans l'intensité de l'upwelling côtier (Allain et al., 2001) et la circulation océanique (Taboada et Anado 2016. La compréhension des causes d'une telle variabilité de la population nécessite une bonne représentation des variables océaniques clés et le développement de modèles mécanistiques tant au niveau individuel que de la population. L'effort de recherche a porté essentiellement sur les modèles Individus-centrés (Pethybridge et al., 2013 ; Fietcher et al., 2015 ; Politikos et al., 2015a, b ; Gatti et al., 2018 ; Huret et al., 2019 ; Politikos et al., 2018 ; Bueno-Pardo et al 2020). Ils incluent un grand niveau de détails au niveau individuel, mais sont encore difficiles à étendre au niveau d'une population de poissons et de pêcheries avec une résolution spatiale élevée et, plus important encore, avec une approche statistique d’estimation des paramètres clés du modèle de population. L'approche eulérienne suivie avec le modèle SEAPODYM (Lehodey et al 2008) est une approche complémentaire utile qui intègre une méthode d'estimation par maximum de vraisemblance (Senina et al 2008, 2020). Ce modèle a été largement utilisé pour les espèces de grands pélagiques, c'est-à-dire les thons tropicaux, et également au chinchard du Chili (Dragon et al. 2018) et au maquereau de l’Atlantique nord-est (Briand, développements en cours). Dans cette étude de thèse, il est proposé de développer une application SEAPODYM aux petits poissons pélagiques (anchois, sardines) du Golfe de Gascogne. L'étude fait partie des objectifs proposés dans le projet de recherche européen NECCTON, visant à renforcer la capacité du service Copernicus Marine à modéliser les niveaux trophiques supérieurs (c'est-à-dire après le phyto- et le zoo-plancton). Dans ce projet, il est proposé de compléter et de développer différentes approches de modélisation, à savoir IBM (Huret et al. 2019), OSMOSE (Travers et al. 2009) et SEAPODYM, pour tirer parti de l'inter-comparaison de modèles permettant d'évaluer l'incertitude des modèles. Ces modèles partageront les mêmes forçages et ensembles de données d'observation pour faciliter l'intercomparaison et consolider les résultats. Les travaux seront menés dans le cadre d'une collaboration entre l'IFREMER et Mercator-Océan dans le cadre du Work Package 7 du projet de recherche NECCTON.

The population dynamics of small pelagic fish is subject to strong interannual and pluriannual variability closely linked to changes in environmental variables that impact physiology and population processes, e.g., recruitment and mortality (Checkley et al., 2009). The anchovy stock of the Bay of Biscay collapsed in the early 2000s and its fishery closed between 2005 and 2010, while annual landings in the 1960s peaked at ~75 000 tonnes (ICES, 2018). The stock is slowly recovering since then. Though they are not fully understood, the reasons for this collapse likely involved fishing pressure, inter-species competition and environmental variability, eg associated to the North Atlantic Oscillation (Borja et al., 2008) and including changes in coastal upwelling intensity (Allain et al., 2001) and ocean circulation (Taboada and Anado 2016). The understanding of causes in such population variability requires a good representation of key oceanic variables and the development of mechanistic models at individual and population levels. The research effort has focused essentially on Individual-Based Models (Pethybridge et al., 2013; Fietcher et al., 2015; Politikos et al., 2015a, b; Gatti et al., 2018; Huret et al., 2019; Politikos et al., 2018; Bueno-Pardo et al 2020). They include a great level of details at individual levels but are still difficult to extend to the level of a fish population and fisheries with high spatial resolution and, more importantly, with an efficient computational approach to estimate key population model parameters. The Eulerian approach followed with the model SEAPODYM (Lehodey et al 2008) is a useful complementary approach that incorporates a maximum likelihood estimation method (Senina et al 2008, 2020). This model has been extensively used for large pelagics species, ie tropical tunas, and also applied to jack mackerel (Dragon et al. 2018) and Atlantic mackerel (Briand, ongoing developments). In this thesis study, it is proposed to develop SEAPODYM applications to small pelagic fish (anchovy, sardine) in the Bay of Biscay. The study is part of the objectives proposed in the European research project NECCTON, aiming at building new capacity for the Copernicus Marine service in modelling high trophic levels (ie., after phyto- and zoo-plankton). In this project it is proposed to complete and further develop different modeling approaches, ie IBM (Huret et al 2019), OSMOSE (Travers et al. 2009) and SEAPODYM, to take advantage of model inter-comparison allowing to assess the uncertainty of model outputs. These models will share the same forcings and observation datasets to facilitate intercomparison and consolidate the results. The work will be conducted through a collaboration between IFREMER and Mercator-Ocean within the Work Package 7 of the NECCTON research project.