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Des modèles numériques simulent le fonctionnement des écosystèmes aquatiques (température, plancton, oxygène dissous, nutriments).

The water quality measurements carried out in 1981 at six stations on the lower Doubs were exploited for the development of a dissolved oxygen model. A length of the river of 170 km was considered, comprising the towns of Baume-les-Dames, Besançon and Dole. With a time step of three hours, the model reconstitutes the evolution of 8 water quality parameters and phytoplankton biomass for the years 1981 and 1982. By means of this model, we evaluate on a semesterial scale (May-October) the magnitude of the different terms of the dissolved oxygen balance; which shows the major role played by phytoplankton biomass. A predictive application of the rnodel is given: it indicates possible trends in the dissolved oxygen profiles for the Doubs supposing the realization of the Rhine-Rhone large tonnage project.

On donne les fréquences de dépassement des seuils thermiques 17, 18, 19 et 20 °C à la côte entre Brest et Port-en-Bessin en exploitant deux modèles numé riques qui calculent les températures journalières de la Manche à partir des coefficients de marée et du réseau météo d'observations atmosphériques : le premier modèle intéresse la bande côtière Roscoff - St Malo avec une résolution spatiale de 2 × 2 km2et une précision meilleure que 1 °C;le deuxième, un peu moins fiable dans le domaine étudié, a été développé sur l'ensemble de la Manche avec un pas d'espace de 11 × 1 km2. On met bien en évidence les deux endroits les plus chauds en été : le golfe norrna-no-breton et l'intervalle pointe de Barfleur - Port-en-Bessin; en particulier, la température 18 °C y est dépassée plus de 30 jours par an en moyenne, alors que cet événement survient moins de 1 jour par an dans le reste du domaine étudié.

Au début de l'entrée en fonctionnement de la centrale hydroélectrique de Petit-Saut, l'eau, à l'aval des turbines, était totalement anoxique. De plus, une forte désoxygénation se produisait au fil de l'eau, lorsque l'on mélangeait cette veine d'eau avec de l'eau réoxygénée provenant des pertuis de fond du barrage. L'analyse comparative de l'eau issue des évacuateurs de fond avec celle turbinée a montré que cette dernière se différenciait non seulement par une absence d'oxygène dissous mais aussi par une plus grande richesse en méthane dissous. C'est ce gaz réducteur qui est apparu comme le principal consommateur d'oxygène dissous le long du cours du Sinnamary. Devant cette situation et afin de concilier la production d'électricité et le maintien de la vie aquatique, Electricité de France a étudié la faisabilité d'un dispositif capable à la fois de réoxygéner l'eau et d'éliminer les gaz réducteurs. La construction, dans le canal de fuite de la centrale, d'un seuil à deux lames déversantes, a satisfait au principal critère requis : maintenir en permanence à l'aval du barrage de Petit-Saut une teneur en oxygène dissous supérieure à 2 mg/l.

We examine the ability of two physics-based deterministic thermal models (CALNAT and COURNAT) to reproduce the increase of the Loire river temperature observed in summer at Dampierre-en-Burly over the 1980-2003 periods. These models use input data sets of four atmospheric parameters, collected every three hours, at the M?t?o-France station of Tours. CALNAT calculates the local natural temperature of a water body without taking into account the river discharge, whereas COURNAT, a derivate code, propagates a water body under the Gien discharges conditions. In summer, trimester 15 June-15 September, the average warming observed from 1980 to 2003 in the Loire, at the thermal recorders installed upstream of Dampierre-en-Burly nuclear power plant, reached 1.85??C. A comparable increase (2.0??C) is obtained about thirty kilometers upstream, at the station upstream of the Belleville nuclear power plant. The average warming trends calculated over the 24 years by CALNAT and COURNAT are respectively 1.55??C and 1.7??C; they represent 84% and 92% of the warming trend resulting from the measurements at Dampierre-en-Burly. During this low flow period, most of the warming trend of the Loire can be linked to air temperature (+1.5??C), water vapor pressure (+0.65 hPa), wind velocity at 10 m (-0.4 m/s) and sky nebulosity (-0.15 octa) variation trends, whose contribution to the local natural temperature can be estimated at 46%, 18%, 28% and 8% respectively. The application of CALNAT and COURNAT to the 1949-2003 periods gives a warming trend of water close to 0.5??C over 55 years for the same trimester 15 June-15 September. Without any significant variation trend detected for the river discharge, this rather moderate warming compared to the 1980-2003 period can be linked to the antagonistic effect of the 4 atmospheric parameters variation trends: applied uniformly every three hourly calculation step, over 55 years, the quarterly trends of air temperature (+0.9??C), water vapor pressure (-0.55 hPa), wind velocity at 10 m (+0.4 m/s) and sky nebulosity (-0.4 octa) modify the local natural temperature by around +0.4??C, -0.2??C, -0.4??C et +0.3??C respectively. These results question the pertinence of extrapolating over more decades a linear relationship found between air and water body temperatures. Like COURNAT, CALNAT results indicate that 2003 is an exceptional year of the 1949-2003 periods, for the maximal thermal dose received by the river ecosystem during 7 and 90 consecutive days, with average water temperatures of 29.5??C and 25??C confirmed by the Dampierre measurement station. For the maximal thermal dose received during 30 consecutive days, year 2003 ranks within the top years with an average temperature of 26??C. It must be noted that these thermal peaks of 2003 which are remarkably reproduced (with a 0.3??C accuracy) by CALNAT are explained by the extreme values of the 4 atmospheric parameters and not by the very low river discharge observed at that time (minimum of 50 m3/s at Gien). On the opposite, summer 1977 is disclosed by COURNAT - more adapted than CALNAT to high discharges - as the coldest summer of the 1949-2003 period for the maximal thermal dose received during 7, 30 and 90 consecutive days with an average temperature - confirmed by the measurements - close to 22??C, 20??C and 19??C respectively. As regards the maximal thermal dose received during 30 consecutive days, 1976 and 1977 show by far the highest difference between two consecutive years. On examine la capacit? de deux mod?les thermiques d?terministes ? base physique (CALNAT et COURNAT) ? reproduire l'augmentation de la temp?rature moyenne estivale de la Loire ? Dampierre-en-Burly sur la p?riode 1980-2003. Ces mod?les utilisent en entr?e les chroniques de quatre param?tres atmosph?riques relev?s ? pas tri-horaire ? la station M?t?o-France de Tours. CALNAT calcule la temp?rature naturelle locale d'un plan d'eau sans consid?ration du d?bit fluvial, tandis que le code d?riv? COURNAT propage une masse d'eau dans les conditions de d?bit mesur?es ? la station de Gien. En ?t?, du 15 juin au 15 septembre, l'?chauffement moyen sur les 24 ans observ? ? la station de mesures en continu des eaux de la Loire situ?e ? l'amont de la centrale nucl?aire de Dampierre-en-Burly atteint 1,85??C. Une tendance comparable (2,0??C) est observ?e ? la station de Belleville amont situ?e une trentaine de kilom?tres en amont. Les ?chauffements moyens calcul?s sur la m?me p?riode par CALNAT et COURNAT sont respectivement de 1,55??C et 1,7??C; ils repr?sentent ainsi 84 % et 92 % de la tendance d'?chauffement d?coulant des mesures ? Dampierre-en-Burly. Durant cette p?riode d'?tiage, l'essentiel de l'?chauffement de la Loire est attribuable aux variations tendancielles de la temp?rature d'air (+1,5??C), de la pression de vapeur d'eau (+0,65 hPa), de la vitesse de vent ? 10 m?tres (-0,4 m/s), et de la n?bulosit? du ciel (-0,15 octa) dont la contribution ? l'?l?vation de la temp?rature naturelle locale peut ?tre ?valu?e ? l'aide de CALNAT ? respectivement 46 %, 18 %, 28 % et 8 %. L'application de CALNAT et COURNAT sur la p?riode 1949-2003 donne un ?chauffement moyen tendanciel de l'eau de l'ordre de 0,5??C sur 55 ans pour le m?me trimestre 15 juin-15 septembre. Le d?bit ne pr?sentant pas de tendance d'?volution significative sur la p?riode, cet ?chauffement mod?r? comparativement ? celui de 1980-2003 est attribuable au faible effet global des tendances de variation des quatre param?tres atmosph?riques. Contrairement ? la p?riode 1980-2003, les quatre grandeurs atmosph?riques pr?sentent des variations ? effets antagonistes sur la temp?rature d'eau de 1949 ? 2003 : r?parties uniform?ment ? chaque pas tri-horaire de calcul, les ?volutions estim?es de la temp?rature d'air (+0,9??C), de la pression de vapeur d'eau (-0,55 hPa), de la vitesse du vent ? 10 m (+0,4 m/s) et de la n?bulosit? (-0,4 octa) sur ces 55 ans ? l'?chelle trimestrielle modifient la temp?rature naturelle locale de l'ordre de +0,4??C, -0,2??C, -0,4??C et +0,3??C respectivement. Ces r?sultats sugg?rent qu'une relation lin?aire observ?e entre variations de temp?ratures d'air et de plan d'eau n'est pas syst?matiquement extrapolable sur un plus grand nombre de d?cennies. Comme ceux de COURNAT, les r?sultats de CALNAT indiquent que, sur la p?riode 1949-2003, 2003 est l'ann?e record pour la dose thermique maximale re?ue par l'?cosyst?me fluvial aussi bien sur 7 jours cons?cutifs que sur 90 jours cons?cutifs (avec des temp?ratures moyennes calcul?es de respectivement 29,5??C et 25??C confirm?es par la station de mesure de Dampierre). Pour la dose thermique maximale re?ue sur 30 jours cons?cutifs, CALNAT place 2003 dans les ann?es de t?te avec une temp?rature moyenne de 26??C, confirm?e par la station de Dampierre. Ces pics thermiques de 2003 remarquablement reproduits ? 0,3??C pr?s par CALNAT aux ?chelles de temps consid?r?es sont ainsi expliqu?s par les conditions atmosph?riques locales exceptionnelles et non par le tr?s bas d?bit fluvial (minimum de 50 m3/s ? Gien) alors observ?. ? l'oppos?, l'?t? 1977 ressort avec COURNAT - plus adapt? lorsque les d?bits sont ?lev?s - comme l'?t? le plus froid de la p?riode 1949- 2003 pour la dose thermique maximale re?ue sur 7, 30 et 90 jours avec des temp?ratures moyennes de respectivement 22??C, 20??C et 19??C, effectivement observ?es. Pour la dose thermique maximale re?ue par l'?cosyst?me Loire sur 30 jours, les ann?es 1976 et 1977 se distinguent par la plus forte diff?rence entre deux ann?es cons?cutives sur la p?riode 1949-2003.