Quantification/caractérisation des MES - évaluation des méthodes optiques et acoustiques

• Les capteurs optiques

Les mesures réalisées dans le cadre des campagnes ont permis de qualifier les conditions optimales de fonctionnement des granulomètres laser LISST, et de proposer un traitement original de la donnée afin de qualifier la qualité des observations. La répétition des cycles de marée à l'échelle d'un cycle de 14j ont permis de mettre en évidence, dans la zone du bouchon vaseux et pour des capteurs types OBS3+, une forte variabilité des coefficients de calibration NTU->g/l, avec un facteur 3 entre les vives eaux (VE) et les mortes eaux (ME) (Figure 1).

Figure 1 : Calibrations des capteurs optiques à rétrodiffusion dans le bouchon vaseux lors des campagnes FLUMES2011.

• Les capteurs acoustiques

Les mesures acoustiques par ADCP 1200kHz ont permis d'évaluer et de consolider les algorithmes d'inversion du signal acoustique rétrodiffusé, en particulier dans des domaines très turbides (Sahin et al., in revision, Verney et al., 2013 - Figure 2). Ces mesures ont notamment permis d'évaluer l'influence des caractéristiques des particules en suspension dans l'inversion du signal acoustique, et ainsi proposer une première méthodologie de traitement des données pour l'application aux observatoires côtiers long terme.

Figure 2 : Dynamique des concentrations en MES au cours d'un cycle de marée dans le bouchon vaseux de la Seine : confrontation des mesures optiques (haut) et acoustiques (bas).

Dynamique de floculation et de la matière organique de l'échelle tidale à l'échelle semi-lunaire

Les observations de spectre en classes de taille des particules sur l'ensemble de la colonne d'eau et à l'échelle du cycle de marée ont montré le fort contrôle de l'hydrodynamique sur les caractéristiques des particules en suspension, avec des agrégats denses et de petites tailles (50mm) lors des périodes de fort courant et des agrégats de grandes tailles mais peu denses (>150mm) lors des étales de courant. La répétitivité des observations a permis d'identifier une cyclicité basse fréquence des propriétés des MES, avec des agrégats en moyenne plus denses en VE qu'en ME (Figure 3). La programmation précoce des campagnes nécessite de définir a priori les dates de blooms phytoplanctoniques potentielles, malheureusement en 2011 les campagnes ont été déphasées avec ces événements et aucun contraste saisonnier n'a été observé. Toutefois, de forts gradients spatiaux ont été observés tant sur la qualité que sur la quantité des EPS et des TEP, traduisant une source différente de la matière organique en fonction des sites. Les mesures de MO (EPS, concentration en Chla, activité photosynthétique) montrent une accumulation préférentielle des TEP dans la zone du bouchon vaseux, avec des concentrations sensiblement plus forte que dans d'autres systèmes côtiers mondiaux.

Estimation des vitesses de chute des MES

La connaissance des caractéristiques de taille et de densité des agrégats a permis d'estimer la variabilité des vitesses de chute des MES sur l'ensemble du continuum estuaire/baie de Seine, avec une forte opposition VE/ME (Figure 3). Ces vitesses de chute estimées ont pu être confrontées aux mesures de turbulence et de concentration en MES afin de calibrer à partir des observations in situ le modèle empirique de floculation mis en oeuvre dans le modèle numérique hydrosédimentaire 3D de l'estuaire de Seine (Grasso et al, soumis).

Figure 3 : Variabilité des vitesses de chute des agrégats dans le bouchon vaseux de l'estuaire de Seine à l'échelle de 4 cycles de marée. Gauche : VE, Droite : ME. La couleur et la taille des points représente la fréquence d'occurrence des différents types d'agrégats.