Year-to-year changes in French coastal systems
Evolution décennale des zones côtières
Résumé
Coastal systems play a crucial role in biogeochemical cycles and are important areas for
marine resources, exchange of materials and energy. Moreover, these environments are
marked by strong spatial and temporal heterogeneity of environmental factors, contributing to
their complexity. Since global change has exerted intense pressure on these systems, the
implementation of long-term monitoring programmes has become essential to extract major
trends and predict potential changes. However, the identification of specific responses of
these coastal systems remains unclear. Since 1997, monitoring of physical and chemical
parameters of coastal waters in France is provided by the programme SOMLIT (Service
d'Observation en Milieu LITtoral). These comprehensive time series data from twelve stations
around the French coasts were used 1) to characterize year-to-year variability in physicochemical
properties of the surface layer and 2) to evaluate the potential influences of natural
and anthropogenic variability. Firstly, the analysis of the SOMLIT time series shows that the
French coastal systems exhibit significant temporal variability caused by hydro-climatic
fluctuations at regional and meso-scales. Secondly, a new nonparametric multivariate
procedure was developed to identify relative reference states to allow the rapid detection of
changes and to quantify the fertilization in nutrient concentrations. As a result, 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 potential alterations in all types of systems as soon as data
become available and could provide a baseline for the adaptive management of coastal
environments.
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 donc de 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 hydroclimatiques 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.