Evolution décennale des zones côtières : forçages climatiques, forçages anthropiques

De
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Sous la direction de Benoît Sautour, Paul Tréguer
Thèse soutenue le 15 décembre 2010: Bordeaux 1
Ne couvrant que 8% de l’océan mondial mais offrant 85% des ressources marines exploitées, les systèmes côtiers sont d’importantes plaques tournantes d’échanges de matières et d’énergie, jouant un rôle capital dans les cycles biogéochimiques. De plus, ces milieux sont marqués par une forte hétérogénéité spatio-temporelle des facteurs environnementaux, contribuant ainsi à leur complexité. Au cours des dernières décennies, les changements globaux s'exerçant sur ces systèmes sont devenus si intenses, que la mise en place de réseaux d'observation à long-terme est devenue cruciale afin d'extraire les grandes tendances et de prédire les changements potentiels. La question de l'identification de la réponse spécifique de ces zones d'interfaces littorales reste cependant posée. En France, le suivi des paramètres physiques et chimiques des eaux côtières est assuré depuis 1997 par le programme SOMLIT (Service d’Observation en Milieu LIToral). L'objectif de cette thèse est de donc caractériser l'évolution physico-chimique, à l'échelle décennale, des systèmes côtiers français et d'estimer les parts respectives de la variabilité naturelle et de l'influence anthropique. Dans un premier temps, l'analyse de ces séries chronologiques montre que les systèmes côtiers français présentent une variabilité temporelle importante, liée en partie aux fluctuations hydro-climatiques à méso-échelle, mais également à des échelles plus régionales. Dans un deuxième temps, le développement d'une nouvelle procédure multivariée non paramétrique, aboutissant à la construction d'états de référence relatifs et à la détection rapide des changements, permet de quantifier le phénomène de fertilisation en nutriments. Il est montré que la fertilisation peut être fortement influencée par le forçage climatique. Dans un troisième temps, après soustraction de la part de variabilité climatique naturelle, des indicateurs de fertilisation anthropique sont proposés, permettant la quantification de l'impact des activités humaines sur les systèmes côtiers français. Ce travail propose une nouvelle approche qui permet de détecter dès que les données deviennent accessibles les perturbations potentielles dans tous types de systèmes, avec plus particulièrement pour objectif de répondre aux attentes, scientifiques et sociétales, d'une gestion adaptée des milieux côtiers.
-Systèmes côtiers
-Changement climatique
-Suivis à long-terme
Covering only 8% of the World Ocean but with 85% of exploited marine resources, coastal systems are important areas for the exchange of materials and energy, playing a crucial role in biogeochemical cycles. Moreover, these environments are marked by strong spatial and temporal heterogeneity of environmental factors, contributing to their complexity. In recent decades, global change exerted on these systems has become so intense that the implementation of long-term monitoring programmes has become essential to extract major trends and predict potential changes. However, the identification of the specific response of these coastal systems remains posed. In France, monitoring of physical and chemical parameters of coastal waters is provided since 1997 by the programme SOMLIT (Service d'Observation en Milieu LITtoral). The aim of this PhD Thesis is therefore to characterize year-to-year variability in physic-chemical properties of the surface layer, at a decadal scale, of the French coastal systems, and to evaluate the respective influence of natural and anthropogenic variability. Firstly, the analysis of these time series shows that the French coastal systems exhibit significant temporal variability, due to hydro-climatic fluctuations at meso and regional scales. Secondly, the development of a new nonparametric multivariate procedure, resulting in the constitution of relative reference states for the rapid detection of changes, allows quantifying the fertilization in nutrient concentrations. Moreover, it is shown that fertilization can be strongly influenced by climate forcing. Thirdly, after the removal of natural climate variability, indicators of human fertilisation are proposed, allowing the quantification of the impact of human activities on French coastal systems. This study proposes a new approach to detect as soon as data become available, potential alterations in all types of systems, with the aim of meeting the scientific and societal assumptions and allowing the adaptive management of coastal environments.
-Coastal systems
-Climate change
-Long-term monitoring
Source: http://www.theses.fr/2010BOR14171/document
Publié le : vendredi 28 octobre 2011
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N° d’ordre :






THÈSE

PRÉSENTÉE A

LL’’UUNNIVIVEERRSISITTÉÉ BBORORDDEEAAUUXX 11

École Doctorale des Sciences du Vivant – Géosciences – Sciences de l'Environnement

Par Eric GOBERVILLE

POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR
SPÉCIALITÉ : Océanographie

Evolution décennale des zones côtières
Forçages climatiques/Forçages anthropiques


Soutenue le :

Après avis de :

M. BLAIN, Stéphane PPrrooffeesssseeuurr Université Paris VI Rapporteur
M. CLOERN, James E. Directeur de Recherche Établissement Rapporteur

Devant la commission d’examen formée de :

M. BEAUGRAND, Grégory Chargé de Recherche CNRS Université Lille1 Directeur de thèse
M. BERTRAND, Philippe DirDireeccteteuurr ddee RReecchheerrcchhee Université Bordeaux 1 Examinateur
M. LABAT, Jean-Philippe Maître de Conférences Université Paris VI Examinateur
M. MORIN, Pascal Chargé de Recherche CNRS Université de Bretagne Examinateur
M. SAUTOUR, Benoît Professeur Université Bordeaux 1 Directeur de thèse
M. TREGUER, Paul Professeur Emérite Université de Bretagne Directeur de thèse
M. LUCZAK, Christophe Maître de Conférences, Université d'Artois Invité

Université Bordeaux 1
Les Sciences et les Technologies au service de l’Homme et de l’environnement




N° d’ordre :






THÈSE

PRÉSENTÉE A

L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 1

École Doctorale des Sciences du Vivant – Géosciences – Sciences de l'Environnement

Par Eric GOBERVILLE

POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR
SPÉCIALITÉ : Océanographie

Evolution décennale des zones côtières
FFororççageages s cclliimmaattiiqquuees/s/FFororççageages ans antthhrropopiiqquueess


Soutenue le :

Après avis de :

M. BLAIN, Stéphane Professeur Université Paris VI Rapporteur
M. CLOERN, James E. Directeur de Recherche Établissement Rapporteur

Devant la commission d’examen formée de :

M. BEAUGRAND, Grégory CChhaarrggéé ddee RReecchheerrcchhee CCNNRRSS Université Lille1 Directeur de thèse
M. BERTRAND, Philippe DirDireeccteteuurr ddee RReecchheerrcchhee Université Bordeaux 1 Examinateur
M. LABAT, Jean-Philippe Maître de Conférences Université Paris VI Examinateur
M. MORIN, Pascal Chargé de Recherche CNRS Université de Bretagne Examinateur
M. SAUTOUR, Benoît Professeur Université Bordeaux 1 Directeur de thèse
M. TREGUER, Paul Professeur Emérite Université de Bretagne Directeur de thèse
M. LUCZAK, Christophe MMaaîtrîtree ddee CCoonnfféérreenncceess,, Université d'Artois Invité
i







Je dédie cette thèse à ma mère et à mon père, qui m'ont inculqué les valeurs
indispensables pour être quelqu'un de bien, me pousser à me dépasser, et grâce à
qui j'ai toutes les cartes en mains pour réussir dans la vie…
je sens, chaque jour qui passe, la présence de vos deux regards qui veillent,
depuis là haut, sur votre fils…





"Prends ton envol..."
Remerciements

Remerciements
Que cet exercice des remerciements est difficile !! Lorsque l'on débute ce long marathon
qu'est la thèse, les premières phrases qui viennent à l'esprit sont celles où l'on pourra enfin
remercier toutes les personnes ayant, de près ou de loin, assisté à ces trois années de dur
labeur… mais le jour où l'on y est enfin confronté, la crainte de la page blanche s'installe… si
seulement je pouvais repenser aujourd'hui à toutes les belles proses que je m'étais promis
d'écrire ici, lorsque sous ma douche matinale, l'inspiration me venait…
Je commencerai donc de manière très formelle, même si cela n'enlève en rien toute la
sincérité de mes propos.
Je tiens tout d'abord à remercier le Professeur Benoît Sautour, initiateur et directeur de
cette thèse, qui m'a accordé sa confiance dès le début du projet. Je vous remercie de m'avoir
offert la possibilité, dès le Master 2, de découvrir le monde de la recherche, m'avoir donné les
moyens matériels de travailler dans de bonnes conditions et surtout m'avoir fait partager votre
rigueur scientifique et surtout m'avoir poussé à m'ouvrir davantage à la communauté
scientifique (et éviter cette tendance à l'isolement lorsque l'on fonce, tête baissée, dans son
sujet…). Un grand merci également pour vos critiques constructives qui ont sans aucun doute
contribué à améliorer ce travail de recherche.
Ensuite le Professeur Paul Tréguer. Ce fut un réel plaisir d'avoir pu vous compter parmi
mes co-encadrants (même si trop de kilomètres nous ont séparés). Pouvoir échanger avec un
"affreux déterministe" comme vous (sic, je ne me le serai jamais permis de moi-même !!) a
été une vraie chance pour un jeune étudiant (ou apprenti chercheur comme j'aime bien
souvent dire…), et je souhaite, si la chance m'est offerte de poursuivre dans la recherche,
posséder un jour, ne serait-ce que la partie émergée de votre culture scientifique.
Enfin, je souhaite remercier le Docteur Grégory Beaugrand d'avoir réussi à me
supporter au quotidien au cours de ces 3 années. Ma rencontre avec vous a été synonyme d'un
profond changement dans ma conception de la recherche. Poussé par votre énergie sans
limite, votre "don de soi", votre amour du travail, votre touchante humanité et une
disponibilité de tous les instants (soirs, week-end, vacances… et j'en passe…), vous m'avez
encouragé à essayer de donner, toujours, le meilleur de moi-même. Qu'il fut agréable de
discuter avec vous de sujets aussi variés que la science (le plus souvent), le foot (vous êtes
iv
Remerciements

sans conteste le meilleur joueur de l'équipe de la station marine de Wimereux), l'actualité, la
politique, le jardinage,…. Au-delà d'un encadrant de thèse, j'ai trouvé en vous un "Maître
Jedi" de la Science, et je souhaite n'avoir pas été un trop mauvais "Padawan"… en quelques
mots plus brefs : Merci pour tout !
Je voudrais également remercier Stéphane Blain et Jim Cloern pour avoir accepté la
lourde tâche de rapporteur, ainsi que Philippe Bertrand, Jean-Philippe Labat, Christophe
Luczak (en "guest star") et Pascal Morin pour avoir accepté de faire partie de ce jury de thèse.
Ainsi que Eva Bucciarelli, Arnaud Caillo, Jacques Guillou, Laure Mousseau, Ornella
Passafiume, Patrick Raimbault et Renaud Vuillemin pour leurs précieux et judicieux conseils
au cours de cette thèse, avec une mention très spéciale à Nicolas Savoye et ses explications,
d'une clarté implacable, des mystères de la biogéochimie.
Merci à Jean-Marie Dewarumez et Sébastien Lefèvre directeurs de la station marine, et
François Schmitt, directeur du LOG, de m'avoir accueilli au sein de la station marine de
Wimereux.
Ce travail repose en majeure partie sur les données du programme SOMLIT acquises
depuis 1997 par un nombre incalculable de membres de la communauté scientifique. Sans ce
"travail de fourmis" de tous les techniciens, équipages, responsables et coordinateurs
scientifiques, étudiants et j'en passe… ce travail n'aurait jamais pu prendre forme.
Si je devais résumer ces 3 ans de thèse, je dirais, sans hésiter, qu'elles constituent une
vie à part entière. C'est en tout cas de cette façon que je l'ai ressentie.
La première année : une vraie naissance à la pratique quotidienne de la science, la
découverte d'un nouveau monde, la nécessité d'apprendre à parler (mes balbutiements en
langage de programmation m'entraînant dans les profondeurs de la nuit, pour arriver à la
conclusion qu'il manquait une virgule…), une éducation à faire…
La deuxième année : l'enfance. Un début de raisonnement logique, les acquis se font
plus denses, les actes et les idées sont un peu plus assurés, l'apprentissage de l'écriture (mais
pourquoi faut-il absolument écrire en anglais, et pourquoi les traducteurs automatiques sont-
ils si mauvais !!!). Mais il manque encore la cohérence nécessaire à une émancipation et
heureusement que la bienveillance dirigeante est présente pour "recadrer".
Enfin la troisième année, celle de l'adolescence où l'on se sent parfois trop "âgé" pour
recevoir encore des remontrances (scientifiques bien entendu !), mais où l'on est encore bien
trop jeune pour "voler de ses propres ailes…". Pourtant, c'est à l'heure du rendu de manuscrit,
v
Remerciements

la majorité, que l'on s'aperçoit que le chemin de la connaissance est encore long et vaste avant
de pouvoir décoller l'étiquette du "chercheur en formation".
Cette école de la vie est émaillée de rencontres, parfois brèves, parfois durables, mais le
plus souvent agréables, voire heureuses. J'ai eu la chance de rencontrer des personnes
formidables au cours de ces 3 ans et je souhaite vivement que ces amitiés durent encore
longtemps.
A tout seigneur, tout honneur, difficile de commencer par quelqu'un d'autre que par mon
coloc', collègue, mais avant tout ami : Sylvain, alias 20-20, Big Bro', el Negro, The Black...
(trop de surnoms…). Je ne m'amuserai pas à ressortir une ou deux anecdotes dans ces
quelques pages de remerciements, surtout que si je devais vraiment parler de tout, le contenu
dépasserait amplement celui de ma thèse (par contre elle est où cette bouteille de Whisky ?)…
Dans la catégorie coloc' je tiens aussi à remercier Juliette pour tous les moments de délires qui
furent une bouffé d'oxygène après des journées bien trop chargées, et Maud que j'aurai appris
à découvrir au fil du temps (mais quand même, vivre avec 2 bretonnes, c'est dur…). Merci
aussi à Gabriel, le Petit, énervant à souhait, mais attachant comme pas deux, partenaire de
nombreux épisodes de franches rigolades. Un vrai petit Bro'. Une dédicace à une habitante
très spéciale de la coloc' qui refuse toujours de payer sa part de loyer, Pupsy, mais qui par sa
seule présence féline, et malgré un caractère plus qu'entier, a su m'apporter un peu (beaucoup)
de réconfort ("C'est clair… !")… et à Minus, la nouvelle, définitivement, arrivée. On s'attache
à ces petites bêtes…
Merci à mes 2 collègues de bureau, qui ont eu le courage de me supporter pendant ces
trois années (qu'il est loin le temps du petit sudiste timide qui ne parlait pas…) : Oliv, mon
partenaire de chant, une fois la station dépeuplée, ou l'histoire de comment une colocation de
bureau peut se transformer en vraie amitié; et Isa qui a bien fait de rappeler que : "O lè gas, c
un buwo de wecheche" mais qui a eu la patience de tenir avec deux garçons comme nous, qui
a eu la gentillesse de relire mon franglais et de le transformer en anglais et m'a fait profité de
son sens scientifique aiguisé.
Ne pouvant me permettre, faute de temps et d'espace, de consacrer un paragraphe à
chacun j'espère que les prochains cités ne m'en voudront pas de ne pas développer…mais un
très très grand merci, tout d'abord, à ceux qui ont été mes plus proches (et le resteront !) et qui
ont réussi à supporter mon "humour", jour après jour : Armonie, mon Mexicaing préféré Benj'
(pari barbu, pari perdu…), Christophe (un MCF dans mes amis !), Grégoire (même depuis
Amsterdam), Mikaël, Moâna, Sophie "la PDGère d'Oliv'" et Stella (je précise que l'ordre est
vi
Remerciements

alphabétique, sinon je sens qu'une Zutkerquoise va râler…). Un grand merci également aux
anciens et actuels thésards de la station : Clément, Elo', Gaspard, Isil, Pierre, Sandrine,
Sofiene et Sophie, mais également aux membres du personnel de la station : Christine, Josette,
Michel et Thierry, qui ont contribué, chacun à leur façon, à la dynamique humaine de la
station (et en dehors…) ainsi qu'aux bons moments, fussent-ils brefs, passés en leur
compagnie.
Une petite pensée à mes collègues bordelais que j'ai "lâchement" abandonnés, dès le
début de cette thèse, pour partir dans le Grand Nord ("là où les pingouins et les ours polaires
vivent"), mais dont les nouvelles, même parfois trop sporadiques, m'ont toujours fait chaud au
cœur : Flora, Gaëlle (tu reviens dans le Nord ?), Mélanie, Nico, Pierre, Thomas, Solange et
Sophie. Une mention très spéciale à Nadège (une amitié commencée dans une autre vie, mais
qui dure !!) pour toute l'aide et le soutien qu'elle a pu m'apporter dans une période "difficile".
The last but not the least, c'est bien plus qu'un merci que j'adresse à la plus belle
rencontre faite durant cette thèse. Merci louloute pour la patience dont tu as su faire preuve,
surtout dans les "rares…" moments où j'ai pu râler (si si ça m'arrive…) et où il fallait bien que
ça retombe sur quelqu'un, pour avoir su me faire "décrocher" de temps en temps, me rassurer
quand j'en avais besoin, et pour avoir consciencieusement chassé la coquille…s'il en reste,
c'est de ta faute bien sûr…




Si tu peux voir détruit l'ouvrage de ta vie
Et, sans dire un seul mot te remettre à bâtir
[…]
Si tu sais méditer, observer et connaître,
Sans jamais devenir sceptique ou destructeur,
[…]
Si tu peux rencontrer triomphe après défaite
Et recevoir ces deux menteurs d'un même front.
[…]
Tu seras un homme, mon fils.


(Rudyard Kipling)

vii

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