PREDHYPO : oxygène et biogéochimie

Le projet de recherche PREDHYPO2 est un projet multidisplinaire dont le titre est le suivant : « étude in situ de la variabilité temporelle des conditions de désoxygénation de la colonne d’eau et des sédiments de l’étang de Berre et de ses conséquences sur le fonctionnement biogéochimique et écologique de la lagune: application à la PREDiction des HYPoxies cÔtières (PREDHYP-O2) ».

Il est porté par Sylvain Rigaud de l’Université de Nîmes, en collaboration avec le MIO (Marseille), le CEREGE, l’Université de Bordeaux, le NIVA (Norvège) et le GIPREB.

Retrouvez une interview de Sylvain Rigaud sur notre page interview !

Les objectifs de PREDHYP-O2 sont :

• d’identifier et mieux comprendre les principaux forçages contrôlant les phénomènes de désoxygénation des eaux de l’étang de Berre

• de caractériser l’impact des variations (à court et long terme) des conditions d’oxygénation/désoxygénation sur les processus chimiques et biologiques de la colonne d’eau et du sédiment.

Les résultats permettront de définir le rôle de chacun des processus physiques, biologiques et chimiques, et de leurs interactions, dans le transfert de l’oxygène et des éléments chimiques (C, N, P, métaux) à l’interface eau – sédiment afin d’en déterminer les conséquences sur le fonctionnement biogéochimique et écologique d’un écosystème soumis à des épisodes d’hypoxie. L’objectif final est d’utiliser ces données pour calibrer et valider un modèle biogéochimique visant à prédire le phénomène d’hypoxie dans l’étang de Berre.

Ce modèle, dont la structure sera exportable à d’autres systèmes côtiers, permettra de répondre à des questions en lien direct avec la gestion du milieu :

• quels sont les principaux forçages responsables de l’apparition et du maintien des épisodes hypoxiques dans l’étang de Berre?

• quelles sont les décisions en terme de gestion qui pourraient permettre de limiter/éliminer les conditions hypoxiques dans l’étang de Berre?

PREDHYPO2 se poursuit en 2018 avec la fin des analyses géochimiques et la rédaction des publications scientifiques. Le rapport final de ce projet de recherche devrait être disponible fin 2018. Dans l’attente de nouveaux financements permettant la poursuite de ce programme de recherche, les mesures en continu d’oxygène dissous, de température et de salinité sur les trois stations se poursuivent en 2018.

A la recherche de l’oxygène perdu

La météo est plutôt clémente ces 18, 19, 20 et 21 janvier 2016 sur l’étang de Berre. Mais il est quand même nécessaire de bien se couvrir sur les zodiacs qui filent droit vers la centrale EDF de Saint-Chamas rejoindre le bateau laboratoire du CNRS, l’Antédon. Si le soleil n’est pas loin de briller, les sondes indiquent néanmoins une température d’eau à 6 degrès. Les plongeurs s’entraident pour fermer leurs combinaisons étanches. Toute la matinée, ils vont devoir caler du matériel sophistiqué (cloches benthiques, sondes de mesures…) au fond de l’eau. L’étang de Berre est devenu le terrain de jeu d’une quinzaine de chercheurs qui cherchent à comprendre les problèmes d’absence d’oxygène dans l’étang. Un programme de recherche d’excellence (émergent, interdisciplinaire et innovant) retenu par la fondation Amidex.

La vidéo ci-dessous illustre une campagne de mesure (en 2016) menée dans le cadre de ce projet.

« PREDHYPO est un programme qui vise à comprendre comment se mettent en place et se développent dans l’étang de Berre les phénomènes d’hypoxie, c’est-à-dire une disparition quasi-complète de l’oxygène dans la colonne d’eau », explique Olivier Radakovitch, chercheur au CEREGE. « L’oxygène est apporté en surface de l’eau par l’atmosphère et il est consommé par les organismes supérieurs (végétaux et animaux) et les bactéries. Cette consommation est plus importante à proximité du fond, où s’ajoutent les besoins des organismes et bactéries vivants dans le sédiment ainsi que des réactions chimiques spécifiques. Lorsque la masse d’eau située juste au-dessus du sédiment n’est pas renouvelée assez vite par les courants, tout l’oxygène qu’elle contient peut être « pompé », et des crises d’hypoxie ou d’anoxie (absence totale d’oxygène) se mettent en place, entrainant la mort de tous les organismes supérieurs. De tels phénomènes se produisent chaque été au fond de l’étang de Berre, limitant le développement de l’écosystème entre 9 et 5 m de profondeur ». Mais ce n’est pas seulement l’été, les chercheurs remonteront de leurs plongées, ces quatre jours de janvier, avec une certitude : l’absence totale d’oxygène dans les fonds de l’étang, que leurs sondes hyper perfectionnées mesurent millimètre par millimètre dans les sédiments. Les turbinages d’eau et de limons de la centrale EDF, particulièrement importants, ont pour conséquence une structure bicouche dans l’étang, l’eau douce se mélangeant mal avec l’eau de mer, plus dense et restant au fond. Cette eau profonde, séparée de l’atmosphère, ne peut plus se réalimenter en oxygène et elle va le perdre progressivement.

Pour mieux comprendre et prédire ces hypoxies, les équipes scientifiques de PREDHYPO étudient les mécanismes physiques, chimiques et biologiques qui contrôlent tout le cycle de l’oxygène à l’interface eau-sédiment. Elles réalisent des expérimentations en laboratoire et sur le terrain à partir de techniques innovantes. Ces données sont ensuite intégrées dans un modèle numérique qui doit permettre de simuler ce cycle, et avec lequel, différents scénarios d’évolution pourront être testés pour, si possible, en limiter les causes. L’occasion par exemple de tester les effets des rejets d’eau douce de la centrale en simulant les conséquences de leur réduction, voire de leur suppression …