Calibration du modèle 3D couplé hydro-sédimentaire et biogéochimique

Calibration du modèle 3D couplé hydro-sédimentaire et biogéochimique

Lors de la première simulation sur l’année 2006 nous avons remarqué que le BV n’était pas assez concentré, et ceci sur les 4 stations disposant de mesures continues MAGEST. En effet, en hiver (janvier-avril), lorsque le BV se trouve autour de Pauillac, les MES sont inférieures à c.1 et d.1). Il faut rappeler que cette simulation a été réalisée avec le paramétrage de Benaouda (2008) et Van Maanen et Sottolichio (2013). Ce paramétrage avait été optimisé pour simuler les positions saisonnières du BV tout en maintenant une masse stable de sédiments en suspension au cours du temps, avec des validations très qualitatives, et vérifiées surtout en aval de l’estuaire. Pour la présente application du modèle biogéochimique, il est nécessaire d’améliorer ce paramétrage, en vue notamment d’obtenir des concentrations suffisamment élevées dans les sections fluviales. Nous avons donc cherché à réduire la vitesse de chute des MES afin de maintenir les sédiments plus longtemps en suspension, et ainsi obtenir un bouchon vaseux plus concentré en matières en suspension, en particulier dans la zone estuarienne de la Garonne en été. Pour justifier ce paramétrage nous avons fait l’hypothèse que dans cette région du fleuve, les  particules du bouchon vaseux, qui se trouvent dans de l’eau douce, subissent une défloculation. En effet, en hiver et au printemps, le bouchon vaseux se localise en aval de Pauillac, dans de l’eau salée, qui favorise la floculation ; mais en se déplaçant vers l’amont de la Garonne en étiage, le bouchon vaseux va se retrouver progressivement dans de l’eau douce, le front salin ne remontant quasiment pas en amont de Bordeaux. La défloculation n’a pas encore été constatée en eau douce en Garonne estuarienne par des mesures in-situ, mais elle semble vraisemblable compte-tenu des connaissances de l’effet de la salinité sur les sédiments fins (Mehta, 2014 ; Owen, 1970). Dans le modèle, il a fallu déterminer une salinité seuil (𝑆).

Nous remarquons qu’en limitant la vitesse de chute pour une salinité inférieure ou égale à 3, la concentration en MES augmente significativement sur toutes les stations sauf Libourne (Figures II.5 a.2, b.2, c.2 et d.2). Lorsque la 𝑆 est de 7, on remarque que sur Bordeaux et Portets les MES sont moins concentrées car le BV est positionné plus en aval (Figures II.5 d.2 et d.3). Cela s’explique par le fait que les MES se trouvant entre les salinités 0 et 7 ont une vitesse de chute plus faible et se retrouvent transportées plus facilement vers l’aval par le débit fluvial, limitant donc la remontée du BV vers l’amont. Le but étant d’augmenter la concentration en MES sur Bordeaux de manière à se rapprocher des conditions mesurées in- situ, nous avons introduit une salinité limite de 5, qui correspond à la valeur maximale observée à Bordeaux en été. Ainsi lorsque le BV se trouve sur Bordeaux, la vitesse de chute des MES diminue du fait de l’efficacité de la défloculation, et les concentrations de MES augmentent (Figures II.5 a.3, b.3, c.3 et d.3). Avec ce paramétrage optimisé de la vitesse de chute, les concentrations sont plus élevées dans le bouchon vaseux lorsque celui-ci se trouve dans les sections de la Garonne.

Les conditions limites amont des variables biogéochimiques ont été déterminées à partir des mesures in-situ réalisées par le laboratoire EPOC entre octobre 1996 et septembre 1997 à La Réole sur la Garonne et à St Foy sur la Dordogne (Veyssy, 1998a). Ne disposant pas de données de concentration du COPlitière en amont de la Dordogne et de la Garonne, la concentration du COPlitière a été déterminée à partir de flux mensuels pour le COPlitière dans la Garonne et d’un flux annuel dans la Dordogne. Ces flux de COPlitière ont été calculés à partir de mesures de COP total et des pigments chlorophylliens disponibles en 1995-1996 (Veyssy, 1998a). Dans un premier temps, la concentration en amont correspondant à la période de mesure est calculée: En été, les apports de litières sont nuls (Etcheber et al., 2007 ; Veyssy, 1998). En effet les apports de matière organique particulaire sont principalement constitués de matériel phytoplanctonique (Lemaire, 2002). Conformément aux observations, un apport de litières nul est considéré de juin à septembre dans le modèle : 𝑋Nous avons donc choisi d’insérer en amont des rivières une concentration nulle tout au long de l’année avec un pic au mois de mars et avril de 100 µmol.L-1 pour la Garonne et 50 µmol.L-1 pour la Dordogne (Figure II.6).