Vendredi 17/08/2018 – Thèse – energiesdelamer.eu. Marie Le Marchand, chercheur retenue dans le cadre d’un appel à candidature lancée en 2017 pour une thèse sur l' »Approche écosystémique de l’impact des parcs éoliens flottants », participe à la campagne à la mer qui se déroule du 17 au 30 août 2018 sur le site de la ferme ferme pilote des Eoliennes Flottantes de Groix et Belle-Ile.
Cette campagne est financée dans le cadre du projet de recherche APPEAL, coordonnée par France Energies Marines et pilotée scientifiquement par l’Université de Bretagne Occidentale.
Depuis octobre 2017, Marie Le Marchand a entrepris une thèse sur l' »Approche écosystémique de l’impact des parcs éoliens flottants ». Celle-ci s’inscrit dans une dynamique de travaux sur le fonctionnement des écosystèmes marins initiée autour des énergies renouvelables marines par les UMR LEMAR, BOREA, LOG et Ifremer.
L’approche développée est innovante pour des éoliennes flottantes et complémentaires à celle développée pour les éoliennes fixées. L’adossement de cette thèse à un futur projet est également un atout.
Elle s’inscrit dans le cadre d’un projet (ANR/ITE/FEM 2017) sur l’impact des parcs éoliens flottants. Il regroupe les UMR LEMAR, AMURE, LETG (Université de Bretagne Occidentale à Brest – UBO), BOREA (Caen), LOG (Wimereux), Ifremer (Brest & Nantes), LECOB (Banyuls) France énergies marines et des partenaires industriels dont Ideol, concepteur de l’éolienne flottante FLOAGEN développée avec sept partenaires européens dont Bouygues pour la construction du flotteur (article du 03/10/2017).
Ce projet associera à la fois des écologues (observation et modélisation) ainsi que des socio-économistes pour avoir une approche globale des impacts des parcs éoliens flottants et des conséquences tant sur l’écosystème (flux trophiques, conservation) que sur les activités anthropiques.
Les laboratoires qui avaient lancé l’appel à candidatures sont le LEMAR – IUEM – Université de Bretagne Occidentale et Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences de l’université du Littoral Côte d’Opale à Wimereux.
Résumé du projet de thèse
L’intégration des infrastructures des EMR (Energie Marines Renouvelables) dans des milieux aussi complexes et fragiles que les écosystèmes côtiers est un défi du point de vue technique, juridique, environnemental et sociétal pour les aménageurs. Malgré les mesures qui seront mises en œuvre lors de l’installation de ces infrastructures, les écosystèmes littoraux et marins seront soumis à de nouvelles perturbations. Afin d’appréhender ces écosystèmes complexes, des méthodes et outils numériques ont été élaborés.
Une de ces méthodes consiste en la modélisation de ces écosystèmes sous forme de réseaux trophiques par des modèles d’équilibre de masse de type ECOPATH quantifiant l’ensemble des constituants de l’écosystème des producteurs primaires aux pêcheurs. En effet, les modèles de réseau trophique sont un moyen idéal pour décrire le fonctionnement des écosystèmes car ils prennent en compte l’essentiel des relations entre les différentes populations d’un écosystème. De plus, les parcs éoliens de par l’exclusion des activités anthropiques qu’ils engendrent (pêche, navigation, extraction de granulats etc…) agissent comme des entités spatiales de mise sous réserve. Ils peuvent ainsi contribuer de manière non négligeable à la protection des différentes facettes de la biodiversité et à atteindre ainsi les cibles de la Convention sur la Diversité Biologique dont la France est signataire depuis 1994. Il existe donc une synergie entre la conservation de la biodiversité et le développement des parcs éoliens.
Les principales questions de cette thèse sont donc:
. Quels sont les impacts trophiques et leurs conséquences écosystémiques à moyen et long terme des parcs éoliens flottants,
. Quelle est la contribution de ces parcs à la protection des différentes facettes de la diversité et à l’atteinte des nouvelles cibles de conservation ?
L’objectif de la thèse sera, dans un premier temps, de modéliser spatialement le réseau trophique de la zone Sud Groix dans le Golfe de Gascogne pour la construction de parcs éoliens flottants afin d’améliorer les connaissances actuelles des deux systèmes. Les impacts étudiés seront caractérisés à partir de la bibliographie sur l’exploitation des parcs éoliens. A titre illustratif, l’effet réserve et les conséquences pour les activités de pêche, l’effet récif sur la colonisation des flotteurs, l’effet de concentration des poissons sous les flotteurs seront étudiés.
Cette approche écosystémique spatialisée sera complétée par la prise en compte des répercussions des possibles changements de diversité et d’aires de répartition de la faune ichtyologique sur le réseau trophique à l’horizon 2050. Pour cela, à l’instar de ce qu’a déjà développé en Méditerranée l’équipe encadrante de la thèse, l’approche de modélisation de niche sera implémentée dans le Golfe de Gascogne.
Dans un second temps, il s’agira d’avoir recours à la méthodologie de la Planification Systémique de la Conservation (PSC) afin d’évaluer la contribution des futurs parcs éoliens à la représentativité, la persistance et la complémentarité des facettes de la diversité. Il s’agira d’y incorporer, pour la première fois, des processus tels que les relations trophiques et des scénarios de changements climatiques et d’usages en mer.
L’originalité de cette thèse réside d’une part dans le couplage de modèles trophiques spatialisés (permettant d’estimer les flux de matière en fonction de la structure des assemblages d’espèces) et de modèles de niches écologiques (permettant de prédire les modifications des distributions spatiales et des abondances des espèces en fonction de l’augmentation de température), et d’autre part dans l’application pour la première fois de la PSC à des parcs éoliens en incorporant les processus tels que les interactions trophiques et les différentes facettes de la diversité.
Contexte, objectifs et intérêts scientifiques
Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet ANR intitulé APPEAL dont l’objectif principal est de mettre en œuvre une approche associant sciences de la nature et sciences humaines et sociales, afin de mesurer les effets des parcs éoliens offshore flottants (PEOF) sur le fonctionnement des socio-écosystèmes côtiers.
Le projet se déroulant en amont de l’implantation des sites pilotes, les actions de recherche concernent dans un premier temps la définition de l’état de référence environnemental, écologique, et socio-économique (usages, perception et acceptabilité) des futurs sites d’implantation des PEOF.
Une deuxième phase du projet consiste à modéliser et à tester des scénarios d’évolutions possibles du fonctionnement trophique des zones où sont mis en place les PEOF, de leur rôle dans la conservation de la biodiversité, des effets économiques sur les flottilles de pêche, et des interactions avec les autres usages en tenant compte du cadre juridique.
Enfin, le dernier objectif du projet consiste à mettre en place un modèle de socio-écosystème, visant à caractériser et analyser les interactions entre l’ensemble des acteurs et l’environnement. Le développement méthodologique d’outils numériques permettra une utilisation croisée d’indicateurs qui ne sont initialement pas communs aux sciences humaines et de la nature, afin de proposer une nouvelle approche intégrée de caractérisation du fonctionnement socio-écosystémique des PEOF.
Trois sites de développement de PEOF pilotes seront étudiés dans le projet APPEAL : Groix & Belle-Ile, Leucate et Faraman.
Dans le cadre de cette thèse les hypothèses et les questions scientifiques sont les suivantes :
Hypothèse 1 : l’installation des structures éoliennes flottantes et leurs câbles aura des conséquences sur le fonctionnement de l’écosystème (zone refuge, interdiction des activités de pêche)
Questions : Quels sont les impacts trophiques et leurs conséquences écosystémiques à moyen et long terme des parcs éoliens flottants ?
Hypothèse 2 : l’installation des parcs éoliens agit comme une mise sous réserve (exclusion de plusieurs activités anthropiques)
Questions : Quelle est l’apport de ces parcs à la représentativité, la persistance et la complémentarité des facettes de la diversité et jusqu’à quel point contribuent-ils à atteindre les nouvelles cibles de conservation de la Convention sur la Diversité Biologique ?
Les approches méthodologiques et les techniques envisagées sont les suivantes
– La modélisation trophique
Les modèles écosystémiques à l’équilibre de type ECOPATH (EwE) représentent un bilan des flux énergétiques entre différentes espèces ou groupes d’espèces en interaction les uns avec les autres, ainsi qu’un bilan énergétique intra-groupe (production, respiration, mortalité, ….). Le modèle
ECOPATH représente une description statique, un « instantané » des flux au sein de l’écosystème. De tels instantanés peuvent être aisément comparés et ainsi être utilisés pour explorer les évolutions d’un système par une série d’étapes ou d’états stables. Ainsi, il contribue à l’estimation des impacts anthropiques et environnementaux sur les écosystèmes. De plus, la dynamique du fonctionnement trophique de des parcs éoliens sera examinée grâce à l’emploi du module ECOSIM. ECOSIM permet en effet de simuler de façon dynamique le système, à partir des paramètres à l’équilibre hérités du modèle ECOPATH de base. Par simulations successives, ECOSIM permet alors l’ajustement de biomasses prédites à des données de séries temporelles. Enfin, la spatialisation sera obtenue par l’emploi du module ECOSPACE.
– La modélisation des niches
La modélisation des habitats (ou des niches) qui cherche à formaliser les liens entre l’environnement et les espèces, permet d’explorer le déterminisme des répartitions spatiales des espèces et donc d’effectuer des projections des futurs habitats potentiels selon divers scénarios climatiques. La modélisation des habitats nous révèle donc les espèces gagnantes et perdantes, leurs nouvelles distributions géographiques en fonction des divers changements abiotiques ainsi que les nouveaux assemblages d’espèces. Les nouveaux assemblages d’espèces entraînent des modifications en cascades dans la chaîne trophique et seront incorporés au modèle EwE.
– Planification Spatiale de la Conservation
La PSC est basée sur des algorithmes heuristiques permettant d’optimiser, au sein d’une région mise sous réserve, la représentativité d’un point de vue de la biodiversité (toutes les espèces sont représentées dans la région), (ii) la persistance, c’est à dire qu’une fois établie, la zone mise sous réserve devrait promouvoir le maintien des processus naturels en excluant toutes les menaces et (iii) la complémentarité, c’est-à-dire que les unités spatiales sélectionnées ne doivent être ni similaires ni redondantes. Ces algorithmes sont implémentés dans des modèles tels que MARXAN et Zonation.
Points de repère
05/12/2017 – Demande d’autorisation pour les 4 éoliennes de la ferme Eolienne Flottante de Groix et Belle Ile – FEFGBI
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