Modélisation de l’évolution long-terme du trait de côte le long des littoraux sableux dominés par l’action des vagues
Les littoraux sableux dominés par l'action des vagues sont des zones très dynamiques où l'aléa érosion menace les activités humaines et la sécurité des personnes. Comprendre et prévoir les évolutions du trait de côte est crucial pour informer et guider les gestionnaires du littoral. Actuellement, aucun modèle numérique ne permet de reproduire les évolutions du trait de côte sur l'ensemble des échelles spatio-temporelles et des configurations de côte requises du fait de limitations numériques et physiques. Cette thèse se concentre sur le développement de nouveaux outils de modélisation à complexité réduite pour simuler les évolutions du trait de côte le long des littoraux sableux dominés par l'action des vagues sur des échelles de temps allant de l'heure à plusieurs décennies avec des temps de calcul réduits. D'abord, un modèle statistique de trait de côte s'appuyant uniquement sur les occurrences saisonnières de régimes de temps est développé. Ce modèle permet de simuler la variabilité du trait de côte à l'échelle pluriannuelle, sans avoir besoin de connaitre les conditions de vagues ou de modéliser le transport sédimentaire. Puis, un nouveau modèle numérique de trait de côte basé sur les vagues (LX-Shore) est développé en intégrant entre autres les forces de certains modèles existants. Il inclut les processus cross-shore et longshore, et couple la dynamique du trait de côte à la propagation des vagues via le modèle spectral de vagues SWAN. Ce modèle permet de simuler l'évolution de formes complexes comme par exemple les flèches sableuses. Ces outils ouvrent aussi la voie vers une meilleure évaluation des évolutions futures du trait de côte, ainsi que de la contribution respective des processus impliqués.
(15/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, BRGM
An Integrated approach for identifying contaminants of concern in environment
To date, environmental risk assessment is based on a restricted number of molecules assessed by targeted chemical analyses. However, this approach give a partial picture of co-occurrence of known and unknown compounds. Moreover, in the aquatic environment, chemicals are not completely mineralized and are subject to abiotic and biotic processes. Transformation products (TPs) can be more toxic and more persistent than the parent compound. However, TPs are not typically included in classical monitoring and risk assessment. Because of complexity and variability of these matrices and the restricted number of molecules focused in targeted chemical analyses, selection of relevant molecules for environmental monitoring is often laborious.In this context, an integrative approach was used in order to identify chemicals of concern for a classical monitoring. This work has been realized on environmental complex samples and on laboratory-generated samples. A combination of targeted, non-targeted analyses and in vitro bioassays was performed and allowed to: (1) identify polar chemical of concern in the Seine estuary on the basis of occurrence and persistence, (2) identify new transformation products and (3) identify compounds responsible of biological activity observed in complexes matrices.
(15/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Identification des sources en pesticides en contexte urbain et développements d’échantillonneurs passifs de type POCIS : application à la métropole bordelaise
L’augmentation globale de la démographie couplée à une amélioration du niveau de vie conduit à l’augmentation de la pression anthropique pesant sur les ressources en eau. Cette pression passe entre autre par une consommation et donc un rejet de multiples molécules organiques, parmi lesquelles les pesticides représentent des contaminants emblématiques. Longtemps utilisés en agriculture afin d’en augmenter la productivité, ces substances sont aujourd’hui utilisées également de façon importante dans notre quotidien (traitements vétérinaires, protection des matériaux de construction, peintures, papier, textiles, etc.). Cela conduit à identifier les rejets urbains comme des vecteurs de pesticides au travers des effluents de station de traitement des eaux usées ou des effluents d’exutoires pluviaux, qui viennent s’ajouter aux apports induits par l’agriculture. Cette multiplicité de sources couplée à une toxicité intrinsèque avérée en font des molécules à fort enjeu environnemental dont il est essentiel de hiérarchiser les apports afin de pouvoir mettre en place des mesures de réduction.Dans ce cadre, un continuum péri-urbain situé sur la Métropole de Bordeaux (France) a permis de mettre en évidence des profils de contamination différents entre les eaux naturelles, les effluents urbains et les exutoires pluviaux, tant sur l’aspect qualitatif que sur l’aspect quantitatif. Si les eaux de surface sont principalement quantitativement marquées par des phytopharmaceutiques (métolachlore, glyphosate), les molécules identifiées comme potentiellement impactantes (en termes d’effets potentiels) proviennent d’avantage d’effluents urbains (fipronil, imidaclopride). En effet, les stations de traitement des eaux usées sont identifiées comme d’importants vecteurs en biocides et antiparasitaires à usages vétérinaires en raison de leur faible capacité de traitement vis-à-vis de ces contaminants. Toutefois, ces effluents ne sont que le reflet des utilisations en amont du réseau. L’investigation de ce dernier a conduit à identifier les usages domestiques comme responsables de l’introduction de certaines molécules préoccupantes tels les antiparasitaires à usages vétérinaires (fipronil et imidaclopride). En parallèle, bien que non majoritaires en ce qui concerne les apports en pesticides, les exutoires pluviaux ne sont toutefois pas négligeables et apportent en quantités conséquentes des biocides de protection (comme la carbendazime, le diuron, le propiconazole ou la terbutryne) de par le lessivage de surfaces traitées en zones urbaines. Le cas du glyphosate semble complexe puisque aucune des voie d’apport n’est clairement identifiée comme majoritaire. L’apport est très global, probablement du fait de sa multiplicité d’usages, tant en agriculture que par certains professionnels ou par les particuliers.L’échantillonnage passif par les POCIS (Polar Organic Chemicals Integrative Sampler) a été appliqué avec succès afin de calculer des flux plus précis dans les eaux de surfaces, permettant ainsi une identification plus fine des sources majoritaires. Cet outil montre toutefois ses limites en ce qui concerne le suivi d’échantillons complexes telles que les eaux brutes, en présentant des cinétiques d’accumulation trop courtes pour permettre un suivi quantitatif du réseau d’assainissement sur de longues périodes. Ces observations ont été confirmées à l’occasion de calibrations in-situ en rivière et en entrée de station de traitement des eaux usées et qui ont donné lieu au développement de nouveaux outils. Les mini-POCIS et les POCIS-T, plus légers et plus petits ont été calibrés à la fois en laboratoire et en station de traitement des eaux usées. Ils se sont révélés plus adaptés que la forme classique pour suivre la contamination des eaux usées car ils permettent d’augmenter la durée du suivi. Ils représentent une alternative intéressante pour le suivi du réseau d’assainissement.
(13/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Transport et accumulation de matière organique dans le système turbiditique de l'Ogooué (Gabon)
Le système turbiditique profond associé au fleuve Ogooué s’étend sur plus de 500 km au large des côtes Gabonaises. Le bassin versant du fleuve est soumis à un climat équatorial propice à la mise en place d’une couverture végétale très dense et les apports fluviatiles en nutriments conduisent à une forte productivité primaire océanique dans le Golfe de Guinée. Ce système est ainsi un objet d’étude privilégié pour analyser les différents modes d’accumulation de matière organique au niveau d’une marge continentale dominée par un fleuve. Une analyse morpho-bathymétrique de la zone, associée à l’interprétation de données de sismique très haute résolution a permis d’appréhender l’architecture et le mode de fonctionnement de ce système. Cette étude a permis de mettre en évidence une zone à forte densité de chenaux turbiditiques méandriformes alimentés par une rampe de plusieurs canyons entaillant le plateau continental mais non connectés au delta actuel du fleuve. La zone distale de lobes est quant à elle située au débouché d’une large vallée qui canalise les écoulements turbiditiques. Des analyses sédimentaires (granulométrie, XRF, DRX) et géochimiques (%Corg, δ13Corg, palynofaciès, n-alcanes et tétraéthers) ont été réalisées sur neuf carottes Küllenberg prélevées dans différents environnements de dépôt du système. L’objectif est d’étudier la teneur en matière organique et son origine en fonction du mode de dépôt des sédiments et de comprendre la dynamique spatio-temporelle de son accumulation sédimentaire. Les analyses réalisées ont permis de révéler une binarité marquée dans les modes d’accumulation au sein de ce système. Les sédiments silto-argileux issus d’une sédimentation hémipélagique apportent peu de carbone organique continental mais une quantité importante de carbone organique marin qui forme des agrégats organo-minéraux avec les minéraux argileux de smectite exportés par le fleuve. Les écoulements turbiditiques sableux permettent quant à eux de faire transiter jusque dans les lobes distaux de fortes concentrations de débris végétaux très bien conservés. Ces séquences turbiditiques peuvent entrainer des enrichissements marqués en carbone organique continental (>5% TOC) au niveau des levées des chenaux turbiditiques et des dépôts sableux de lobes et constituent le principal mode de dépôt de Corg dans ces éléments architecturaux. La teneur en matière organique est également très fortement modulée par les variations glacio eustatiques. Durant les périodes de bas niveau marin relatif, l’accumulation organique est bien plus forte que durant les périodes de haut niveau marin. Ces fluctuations s’expliquent par l’effet combiné d’une plus forte productivité marine enregistrée en période glaciaire et d’un transfert sédimentaire entre le continent et le domaine profond très intensifié grâce au bas niveau marin. L’activité du système turbiditique est en effet dépendante de la connexion entre le système fluviatile et les têtes de canyons qui n’est possible que lorsque le niveau marin est bas. Bien que l’export de carbone continental vers l’océan dans ce système soit fort, les estimations du taux de préservation du carbone continental exporté par le fleuve montrent que la majorité du carbone est reminéralisé dans l’océan. Les taux de sédimentation relativement faibles sur l’ensemble du système du fait de la prédominance de la sédimentation hémipélagique sur la sédimentation turbiditique ne permettent pas une préservation optimale de la matière organique.
(12/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Développement méthodologique pour l'analyse d'une large gamme de composés dans le milieux aquatiques
Il est maintenant avéré que les contaminants présents dans les milieux aquatiques peuvent être toxiques à l’état de traces voire d’ultra traces. Il est donc important de développer des méthodes d’analyse performantes et sensibles pouvant atteindre ces niveaux de concentration. Dans cette optique, les techniques chromatographiques couplées à la spectrométrie de masse (GC-MS et LC-MS/MS) sont généralement utilisées pour l’analyse des polluants organiques. Les composés présents dans les milieux aquatiques possèdent des propriétés physico-chimiques très variées, d’apolaires à très polaires. Ainsi, développer une analyse simultanée pour toutes ces molécules représente un challenge analytique. Dans ce travail de thèse, plusieurs étapes du processus analytique ont été évaluées : la préparation de l’échantillon par extraction sur phase solide (SPE), la séparation par chromatographie et la détection par spectrométrie de masse. Une liste de composés modèles couramment retrouvés dans les milieux aquatiques a été établie pour conduire ces essais. Les méthodes d’extraction en phase solide hors ligne et en ligne ont été développées dans une optique d’analyse multirésidus à un niveau de traces. Les méthodes chromatographiques, gazeuse et liquide, couplées à la spectrométrie de masse ont été étudiées pour favoriser une analyse exhaustive et sensible. La dernière partie a consisté à appliquer les méthodes développées pour une approche d’analyse non ciblée.
(04/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Assessment of health status of oysters ( Crassostrea gigas ) exposed to environmentally relevant concentrations of Ag and Cu in brackish waters
Human activities have altered estuarine environments leading to increased presence of different pollutants including metals. Although the implementation of new environmental policies has caused a considerable decrease in trace metal concentrations in estuaries around the Bay of Biscay, some elements such as copper (Cu) and silver (Ag) are still present in relatively high concentrations. Oysters have been widely used in environmental biomonitoring programs as sentinel organisms. Oysters Crassostrea gigas from an uncontaminated estuary were exposed to sublethal, environmentally relevant concentrations of Cu (2000 ng Cu/L) and Ag (500 ng Ag/L) during 14 days in brackish water (S = 18). A battery of cell and tissue level (exposure) biomarkers at different levels of biological complexity was applied and integrated into the Integrative Biological Response (IBR) index including: metallothionein contents, intralysosomal metal accumulation, digestive gland atrophy and digestive gland tissue integrity. Condition Index (CI) was incorporated into the IBR index as a complementary parameter that reflects the general physiological condition of oysters (organism level). Results indicated an increase in intralysosomal metal accumulation after 7 and 14 days of exposure to Ag together with an increase in the digestive epithelium atrophy and lipofuscin content after 7 days of exposure to Ag. The responses detected with the aid of biomarkers integrated in the IBR index showed higher toxicity in oysters exposed to Ag, inducing the clear onset of detoxification processes which also occurred, to a lower extent, in Cu-exposed oysters.
(Journal of Sea Research (JSR). vol. 130, n° 1385-1101, pp. 229-238, 01/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Editorial: Changing ecosystems: New findings in the Bay of Biscay
This contribution summarizes the scope and results of a selection of the studies presented to the XV International Symposium of Oceanography of the Bay of Biscay (ISOBAY 15), that took place in Bilbao (Basque Country, Spain) from 22nd to 24th June 2016. Firstly, a brief introduction to the status of the Bay of Biscay, its presence in scientific literature over the last two decades, and the aims of the present edition of ISOBAY are presented. A second part shows the main findings of the works submitted for publication in this special issue. They represent new steps in the knowledge of oceanographic, geological and biogeochemical processes, biodiversity, ecosystems´ structure and functioning, and human impact in the Bay of Biscay. On the other hand, they also contribute to the overall knowledge of marine systems.
(Journal of Sea Research (JSR). vol. 130, n° 1385-1101, pp. 1-6, 01/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Nutrient sequestration in Aquitaine lakes (SW France) limits nutrient flux to the coastal zone
(Journal of Sea Research (JSR). vol. 130, n° 1385-1101, pp. 24-35, 01/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Suprabenthic assemblages from the Capbreton area (SE Bay of Biscay). Faunal recovery after a canyon turbidity disturbance
In the Capbreton area, suprabenthic assemblages were sampled with a sledge towed over the bottom, at different sites located within the upper part of a ‘gouf-type’ canyon (8 hauls between 642 m and 797 m, on the axis of the thalweg or on flat perched flank terraces such as site K), on the northern adjacent open slope (2 hauls between 500 and 567 m) and on the northern adjacent shelf margin (2 hauls between 151 m and 158 m). A multivariate analysis carried on the faunal data discriminated different assemblages in this area: a near-canyon shelf assemblage (55 species, mainly amphipods and decapods; 3496 ind./100 m2, 40% mysids; dominant species: Nyctiphanes couchii, Leptomysis gracilis, Weswoodilla rectirostris, Anchialina agilis, Scopelocheirus hopei and Philocheras bispinosus); an open slope assemblage (111 species, mainly amphipods and isopods; 249 ind./100 m2, 36% amphipods; dominant species: Disconectes phalangium, Munnopsurus atlanticus and Boreomysis arctica); a canyon E assemblage (129 species, mainly amphipods, mysids and cumaceans; 1172 ind./100 m2, 58% amphipods; dominant species: Melphidippa sp. B, Chelator insignis); a canyon E’ assemblage (107 species, mainly amphipods and mysids; 507 ind./100 m2, 73% amphipods; dominant species: Cleonardopsis carinata, Bonnierella abyssorum, Rhachotropis caeca and Arcturopsis giardi); and a temporary canyon assemblage at site K (34 species, mainly amphipods and mysids; 899 ind./100 m2, 85% amphipods; dominant species: Tmetomyx similis, Caeconyx caeculus, Nebalia sp. A and Cleonardopsis carinata). Site K was sampled only four months after a turbidity event, detected on sediment cores (18 cm thick Bouma sequence) taken during the same cruise and triggered by the violent storm (‘ouragan Martin’, wind up to 200 km/h) which affected the French Atlantic coast on 27 December 1999. The corresponding suprabenthic assemblage showed evidence of deep structural changes after this catastrophic event, characterized by relative low values of species richness and diversity indices and by the exceptional dominance of opportunistic pioneer colonizers such as the scavenger Tmetonyx similis (61% of total density). Partial assemblage recovery was noticed 18 months after the turbidite deposition, attested by higher values of structural indices and by the inclusion of the corresponding sample within the climax canyon assemblage cluster.
(Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. vol. 130, n° 0967-0637, pp. 36-46, 01/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Tentative reconstruction of the 1998–2012 hiatus in global temperature warming using the IPSL–CM5A–LR climate model
The period running from 1998 to 2012 has experienced a slower increase in global temperature at the surface of the Earth than the decades before. Several explanations have been proposed, ranging from internal variability of the climate system to a contribution of the natural external forcing. In this study, we use the IPSL-CM5A-LR climate model to test these different hypotheses. We consider historical simulations, including observed external forcing, in which nudging towards observed sea surface temperature has been applied to different regions of the ocean to phase the decadal variability of large-scale modes in the Atlantic and the Pacific to observations. We find that phasing the tropical Pacific is reducing the warming trend detected in historical simulations by a factor of two, but the remaining trend is still twice as large as the observed one. Combining the tropical Pacific phasing and the potential effect of recent eruptions allows us to fully reproduce the observed hiatus. Conversely, nudging the Atlantic does not drive any hiatus in this model.
(Comptes Rendus. Géoscience. vol. 349, n° 1631-0713, pp. 369 - 379, 01/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, PARVATI, LOCEAN, IPSL, ENS-PSL, UVSQ, UPMC, CEA, INSU - CNRS, X, CNES, CNRS, MNHN, IRD, UPMC, INSU - CNRS, CNRS