Modélisation spatialisée des flux de nutriments (N, P, Si) École doctorale Géosciences et ressources naturelles THESE DE DOCTORAT DE L’UNIVERSITE PIERRE ET MARIE CURIE Modélisation spatialisée des flux de nutriments (N, P, Si) des bassins de la Seine, de la Somme et de l’Escaut : impact sur l’eutrophisation de la Manche et de la Mer du Nord THESE DE DOCTORAT DE L’UNIVERSITE PIERRE ET MARIE CURIE Spécialité Géosciences et ressources naturelles Présentée par Vincent THIEU co -direction: Josette GARNIER Gilles BILLEN Direction: J. Garnier G. Billen 02.07.2009

P R - production + + respiration - Introduction Problématique Démarche Pourquoi s’intéresser aux nutriments N, P et Si ? 2 le fonctionnement d’un écosystème : capacité à produire (P), consommer (R) - + nutriment CO2 bio- masse auto- trophie P O2 P nutriment CO2 respiration production hétéro- trophie R O2 + - R eutrophisation (dysfonctionnement): déplacement de l’équilibre P >> R et l’atteinte d’un état eutrophe “trop bien nourri”

Production non-diatomée Introduction Problématique Démarche Pourquoi s’intéresser aux nutriments N, P et Si ? 3 facteurs de contrôle de l’eutrophisation : la disponibilité des nutriments Phyto, µgChla.l-1 les conditions d’éclairement les conditions hydrauliques le temps de résidence Production diatomée Si02, mg/L-1 l’équilibre des apports Rapport de Redfield (1963): besoins en nutriments / croissance C:N:P:Si -> 106:16:1:20 PO4, mg/L-1 Production non-diatomée Développements nuisibles (toxiques) après épuisement de la silice sur l’excédent de N et P disponible NO3, mg/L-1

Pourquoi s’intéresser aux nutriments N, P et Si ? Introduction Problématique Démarche Pourquoi s’intéresser aux nutriments N, P et Si ? 4 Escaut Phaeocystis OSPAR (2005) zone à problèmes

Problématique de cette thèse Introduction Problématique Démarche Problématique de cette thèse 5 caractériser le fonctionnement des trois réseaux hydrographiques déterminer la contribution des 3 bassins à l’eutrophisation de la zone côtière franco-belge évaluer les moyens de restaurer l’équilibre de ces apports à la mer, et limiter l’eutrophisation de la bande côtière N, P, Si

Introduction Problématique Démarche 6 modéliser le fonctionnement des hydrosystèmes : Riverstrahler (Billen et al, 1994) modéliser le fonctionnement des systèmes côtiers : MIRO (Lancelot et al, 2005) RS lien entre activité sur les bassins versant et flux exporté à la zone côtière MIRO apportera la réponse des systèmes côtiers notament en terme de production algale

Analyse du continuum rivière – zone côtière : Introduction Problématique Démarche 6 modéliser le fonctionnement des hydrosystèmes : Riverstrahler (Billen et al, 1994) modéliser le fonctionnement des systèmes côtiers : MIRO (Lancelot et al, 2005) Analyse du continuum rivière – zone côtière : sources de nutriments dans les bassins versants 1 2 3 fonctionnement des réseaux hydrographiques Si:N N Si:P P exportation de nutriments aux exutoires côtiers Dia. Vs. Phaeo. Max. Phaeo. production algale à la zone côtière

1: anthropisation des bassins versants et les symptômes côtiers Introduction Problématique Démarche Plan de l’exposé 7 1: anthropisation des bassins versants et les symptômes côtiers 2 : fonctionnement de réseaux hydrographiques 3 : évolution tendancielle, impact d’une modification des usages 4: éléments d’analyse prospective sur le long terme - 1 : Comment on est-on arrivé la ? 2 : Comment caractériser le fonctionnement actuel des 3 hydrosystèmes + ZC 3 : Potentialité des améliorations planifiées par les gestionnaires et les réglementations actuelles 4 : A quoi s’attendre à plus long terme – une reconquête est-elle possible à plus long terme

1 anthropisation des bassins versant 1. 1. L’état pristine 8 1 anthropisation des bassins versant 1. 1. L’état pristine 1. 2. Développements démographique et agricole 1. 3. Évolution récente des exportations de N et de P à la côte

Situation pré-anthropique : 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 1.1. L’état pristine 9 Situation pré-anthropique : couvert forestier, apports riverains de matière organique 0.25 – 4 kgC.km-2.an-1 1 2 3 contamination très faible des eaux continentales Nitrates, mgN/l < 0.5 0.5 - 2.5 2.5 - 6 > 6 4.106 Abondance max de Phaeocystis observé de taille grazable (cad <400 µm). Au-delà les colonies ne sont plus broutées et se développent. C’est donc une abondance max au-delà de laquelle on parlera de dysfonctionnement (BLOOM)

Situation pré-anthropique : 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 1.1. L’état pristine 9 Situation pré-anthropique : couvert forestier, apports riverains de matière organique 0.25 – 4 kgC.km-2.an-1 1 2 3 contamination très faible des eaux continentales équilibre des apports à la mer Silice excédentaire Seine 15 : 1 : 37 Somme 14 : 1 : 48 Escaut 16 : 1 : 48 Redfield N:P:Si 16 : 1 : 20 Si:N N Si:P P Phaeocystis PP annuelle, gC m-2 y-1 Rapport N:P hiver diatomée OSPAR 4.106 Abondance max de Phaeocystis observé de taille grazable (cad <400 µm). Au-delà les colonies ne sont plus broutées et se développent. C’est donc une abondance max au-delà de laquelle on parlera de dysfonctionnement (BLOOM) 4.106 cell/litre (Lancelot et al, 2009) Référence écologique Max Phaeo cells :106 l-1

Agriculture industrielle Agriculture traditionnelle 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 1.2. Développements démographique et agricole 10 La demande croissante des grandes villes et l’ouverture des cycles Agriculture industrielle Agriculture Traditionnelle : complémentarité de la céréaliculture et de l’élevage maintien d’une fermeture étroite des cycles Urbanisation Agriculture traditionnelle Escaut Urbanisation : accroissement de la demande alimentaire urbaine concentration des flux urbains ouverture des cycles Densités de pop. urbaine er rurale hab.km² Seine Agriculture industrielle : fertilisation minérale augmentation de la production séparation des cultures et de l’élevage (spécialisation) Somme rurale rurale urbaine

Consommation humaine et animale, kgN/km²/an 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 1.2. Développements démographique et agricole 11 Escaut Production agricole, kgN/km²/an Consommation humaine et animale, kgN/km²/an Reconstitutions historiques (Billen et al, 2005; 2007)

Flux de N exportés, kg.km-2.an-1 Flux de P exportés, kg.km-2.an-1 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 1.3. Évolution récente des exportations de N et de P à la côte 12 Depuis 50 ans, les observations montrent : une augmentation généralisée des exportations d’azote à la zone côtière une réduction drastique des émissions urbaines de phosphore Flux de N exportés, kg.km-2.an-1 Flux de P exportés, kg.km-2.an-1 Seine Somme Escaut Seine Somme Escaut Pristine Le lien entre l’usage fait par l’homme de son bassin versant et les quantités exportés à la zone côtières, n’est pas directe. L’hydrosystème système tient ici un position intermédiaire et à rôle à la fois de vecteur puisqu’il draine l’ensemble d’un territoire et achemine par confluence les quantité de nutriment qui lui parviennne Mais également de filtre puisqu’il est le siège de processus de transformation, d’immobilisation et d’élimation les quantités de nutriments exportées à l’exutoire des 3 bassins reflètent l’utilisation faite de leur bassin versant rôle vecteur et filtre des réseaux hydrographiques

2 fonctionnement de réseaux hydrographiques 13 2 fonctionnement de réseaux hydrographiques 2. 1. Spatialisation des contraintes 2. 2. Modélisation des transferts N, P, Si 2. 3. Equilibre des flux à la mer et eutrophisation côtière

contraintes spatialisées 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.1. Spatialisation des contraintes 14 MIRO model (processus) SENEQUE morphologie du réseau hydrologie contraintes spatialisées apports diffus apports ponctuels RIVERSTRAHLER (processus) flux de nutriments N,P,Si + qualité de l’eau

2.1. Spatialisation des contraintes 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.1. Spatialisation des contraintes 15 morphologie du réseau hydrographique Extraction et hiérarchisation du réseau Escaut (pente moyenne = 0.002 m/m) Largeur, m Test et validation de relations empiriques exemple: Largeur = f (Surface amont) Surface amont, km²

2.1. Spatialisation des contraintes 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.1. Spatialisation des contraintes 16 hydrologie (hydrostrahler -> hydrocal) sol Aquifère ETp Pluvio Ec. surface Tinf Tecs Tecn Nap0 Solsat Moyenne spatiale ETP, PLU station aval zonage amont Grille météo pluriannuelle écoulements spécifiques totaux écoulements observés optimisation des paramètres hydrologiques HYDROSTRAHLER solsat tecs tecn tinf Itérations succ. nap0

2.1. Spatialisation des contraintes 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.1. Spatialisation des contraintes 17 hydrologie (hydrostrahler -> hydrocal) Seine, NASH = 0.730 ∑ ( E calc – E moy ) ² NASH = 1 - ∑ ( E obs – E moy ) ² Données météo : France : grille SAFRAN (météofrance), pluviométrie et ETP Belgique : 5 stations (IRM) distribué sur le bassin Somme, NASH = 0.905 Réseau de mesure débits: France : Banque hydro (série continue, Q journaliers) Belgique : série discontinue, Q journaliers et décadaire) Il est habituel d’utiliser en hydrologie le critère de Nash comme critère de qualité car il permet de comparer l’écart quadratique moyen des débits par rapport à la variance, ce qui est le plus souvent étudié. Le modèle est d’autant meilleur que le Nash est proche de 1 Escaut, NASH = 0.823

2.1. Spatialisation des contraintes 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.1. Spatialisation des contraintes 18 Seine | Somme | Escaut 50% | 75 % | 25% Seine | Somme | Escaut 10% | 5 % | 8% Apports diffus

2.1. Spatialisation des contraintes 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.1. Spatialisation des contraintes 19 Apports ponctuels Acquisitions hétérogènes auprès des autorités AEAP, AESN, RF, RW, Brussel Seine Somme Escaut Rejets domestiques 1698 80 360 > 20000 E.H. 59 3 69 information requise : Type de traitement + Capacité effective Définition des rejets spécifiques par équivalent habitant pour chaque type de traitement -

contraintes spatialisées 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.2. Modélisation des transferts N, P, Si 20 MIRO model (processus) SENEQUE morphologie du réseau hydrologie contraintes spatialisées apports diffus apports ponctuels RIVERSTRAHLER (processus) flux de nutriments N,P,Si + qualité de l’eau

2.2. Modélisation des transferts N, P, Si 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.2. Modélisation des transferts N, P, Si 21 Validation du modèle Riverstrahler Profils de concentrations en aval des grands pôles urbains Seine Somme Escaut NH4, mgN/l PO4, mgP/l

2.2. Modélisation des transferts N, P, Si 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.2. Modélisation des transferts N, P, Si 21 Validation du modèle Riverstrahler Profils de concentrations en aval des grands pôles urbains Variations saisonnières des apports à la zone côtière Seine Somme Escaut Nitrate, mgN/l NH4, mgN/l Oxygène, mgO2/l J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D

2.2. Modélisation des transferts N, P, Si 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.2. Modélisation des transferts N, P, Si 21 Validation du modèle Riverstrahler Profils de concentrations en aval des grands pôles urbains Variations saisonnières des apports à la zone côtière Flux de nutriments des principaux sous-bassins calculé observé Seine Somme Escaut

2.2. Modélisation des transferts N, P, Si 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.2. Modélisation des transferts N, P, Si 21 Validation du modèle Riverstrahler Flux de nutriments des principaux sous-bassins Variations saisonnières des apports à la zone côtière Profils de concentrations en aval des grands pôles urbains Analyse détaillée des transferts et de la rétention Aquifères denit Export rivière Denit. benthique in-stream Rejets ponctuels 1974 3996 803 1656 475 850 520 472 1176 Denitrification riparienne 1170 2340 560 Denit. benthique réservoir Diversion réservoirs 35 37 1385 2350 111 52 31 34 58 85 tass.ement Prélèvements 112 107 Émissions diffuses du bassin versant Flux N, kgN.km-2.an-1 1996 (sec) 2001 (humide) Seine

contraintes spatialisées 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.3. Equilibre des flux à la mer et eutrophisation côtière 22 MIRO model (processus) SENEQUE morphologie du réseau hydrologie contraintes spatialisées apports diffus apports ponctuels RIVERSTRAHLER (processus) flux de nutriments N,P,Si + qualité de l’eau

Flux de N exportés, kg.km-2.an-1 Flux de P exportés, kg.km-2.an-1 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.3. Equilibre des flux à la mer et eutrophisation côtière 23 Evolution des exportations à la zone côtière entre Pristine et 2000 : Azote x 10. Excédentaire par rapport à la silice : 448 à 1833 kgN.km².an-1 Silice déficitaire à l’exutoire des trois hydrosystèmes Phosphore x 3. Déséquilibre du rapport N:P (> 16) Seine Somme Escaut Flux de N exportés, kg.km-2.an-1 Flux de P exportés, kg.km-2.an-1 Pristine

2.3. Equilibre des flux à la mer et eutrophisation côtière 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 2.3. Equilibre des flux à la mer et eutrophisation côtière 24 100 km North Sea Channel Seine Scheldt Somme Rhine N STEP Ref. Prairie Cipan Mix. Agr. intégrée Pristine Cipan+Pr Rapport N:P hiver PP annuelle, gC m-2 y-1 modélisation déterministe du fonctionnement des 3 bassins et du système côtier associé basée sur une représentation détaillée et spatialisée des contraintes s’appliquant à chaque hydrosystème Max Phaeo cells :106 l-1

3 évolution tendancielle, impact d’une modification des usages 25 3 évolution tendancielle, impact d’une modification des usages 3. 1. Modification des usages dans les bassins versants 3. 2. Analyse à l’échelle des réseaux hydrographiques 3. 3. Impacts sur la production algale côtière

3.1. Modification des usages dans les bassins versants 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 3.1. Modification des usages dans les bassins versants 26 Un continuum réglementaire : Directive Nitrate, 1991 DERU, 1991 zones vulnérables Bonnes Pratiques Agricoles Prog. action et surveilance obligation de traitement niveaux d’épuration fonction de la taille des agglomérations 2ème réforme PAC, 2003 Directive Cadre Eau, 2000 écoconditionnalité des aides BCAE (exigées) MAE (incitatives) le bassin comme unité de gestion “bon état écologique” PARCOM, 1992 et OSPAR, 2005 Critère I: flux hivernaux DIN < 15µM; DIP < 0.8µM; rapport N:P Critère II : Chla Max < 15 mg.m-3; indicateur phyto

3.1. Modification des usages dans les bassins versants 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 3.1. Modification des usages dans les bassins versants 27 Amélioration du traitement de l’azote et du phosphore en station : implémenté pour des rejets de capacité décroissante Abattement théorique: 90% pour P et 70% pour N (traitement tertiaire) Seine Somme Escaut dénitrification pas de dénit. Pop. théorique traitée par bassin, % P traité P non traité charges des rejets ponctuels, équivalent habitant

Chargement, UGB.jour/ha 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 3.1. Modification des usages dans les bassins versants 28 Introduction de culture piège à nitrate (CIPAN) basé sur des résultats expérimentaux, simulation modèles agronomiques généralisé sur la base des zones agricole homogènes préalablement définies Conversion des cultures de mais fourrager en prairie pâturée basée sur les rencensements agricoles franco-belges relation empirique pour définir les concentrations de nitrate sous-prairies Vertès et al, 2002 Y = 8.7683 e 0.003x R² = 0.71 N lessivé, kg/ha Chargement, UGB.jour/ha

3.2. Analyse à l’échelle des réseaux hydrographiques 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 3.2. Analyse à l’échelle des réseaux hydrographiques 29 Réduction des apports aux réseaux hydrographiques (impact sur les niveaux d’émissions) N : modification des pratiques agricoles >> amélioration du traitement de l’azote en station P : réduction significative liée à l’introduction d’une étape de déphosphatation

3.2. Analyse à l’échelle des réseaux hydrographiques 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 3.2. Analyse à l’échelle des réseaux hydrographiques 30 Reconquête du bon état des cours d’eau Phosphate, nécessité d’un traitement du P pour les stations de plus de 20 000 EH Référence, 2000 Seine Somme Escaut mauvais Phosphate, mg/L passable Traitement du P en station Phosphate, mg/L

3.2. Analyse à l’échelle des réseaux hydrographiques 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 3.2. Analyse à l’échelle des réseaux hydrographiques 30 Reconquête du bon état des cours d’eau Phosphate, nécessité d’un traitement du P pour les stations de plus de 20 000 EH Nitrate, généralisation d’une qualité « passable » suite à l’implémentation des BPA Référence 2000 Bonne Pratique Agricole Nitrates, mgN/l < 0.5 0.5 - 2.5 2.5 - 6 > 6

Flux de N exportés, kg.km-2.an-1 Flux de P exportés, kg.km-2.an-1 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 3.2. Analyse à l’échelle des réseaux hydrographiques 31 Impact sur les flux de nutriments exportés : Flux de N exportés, kg.km-2.an-1 Flux de P exportés, kg.km-2.an-1 Seine Somme Escaut Seine Somme Escaut Pristine STEP 1 STEP 2 STEP 3 Prairie CIPAN CIPAN+Pr Combiné

3.3. Impact sur la production algale côtière 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 3.3. Impact sur la production algale côtière 32 100 km North Sea Channel Seine Scheldt Somme Rhine N STEP Ref. Combiné Agr. intégrée Pristine Prairie Cipan Cipan+Pr Rapport N:P hiver Que peut attendre des mesures qui se mettent en place à l’échelle de l’Europe ? : N par une réduction des apports diffus P par l’amélioration des traitements en station (réduction nécessaire mais limitée) efflorescences de Phaeocystis plus sensibles à la réduction des exports de P N indispensable pour une réduction supplémentaire des blooms de Phaeocystis PP annuelle, gC m-2 y-1 Max Phaeo cells :106 l-1

4 éléments d’analyse prospective sur le long terme 33 4 éléments d’analyse prospective sur le long terme 4. 1. Intérêt d’une agriculture intégrée (biologique)

4.2. Intérêt d’une agriculture intégrée (biologique) 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 4.2. Intérêt d’une agriculture intégrée (biologique) 34 court terme Bonne pratique agricole 2000 Nitrates, mgN/l < 0.5 0.5 - 2.5 2.5 - 6 > 6 Principes théoriques : abandon de la fertilisation minérale au profit d’une fertilisation organique exploiter le potentiel des variétés légumineuses fixatrices d’azote retour à une complémentarité des activités d’élevage et de production végétale Méthode d’implémentation : unité d’un paysage agricole mixte (densité de cheptel 0.7 UGB/ha) concentrations nitriques :3-6 mgN/L (inventaire des données expérimentales) équilibre entre les concentrations de NO3 superficielles et phréatiques

4.2. Intérêt d’une agriculture intégrée (biologique) 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 4.2. Intérêt d’une agriculture intégrée (biologique) 34 court terme Bonne pratique agricole 2000 Nitrates, mgN/l < 0.5 0.5 - 2.5 2.5 - 6 > 6 long terme Agriculture biologique 6mgN/L Agriculture biologique 3mgN/L Nitrates, mgN/l < 0.5 0.5 - 2.5 2.5 - 6 > 6

Flux de N exportés, kg.km-2.an-1 Flux de P exportés, kg.km-2.an-1 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 4.2. Intérêt d’une agriculture intégrée (biologique) 35 Impact sur les flux de nutriments exportés : Flux de N exportés, kg.km-2.an-1 Flux de P exportés, kg.km-2.an-1 Seine Somme Escaut Seine Somme Escaut Pristine STEP 1 STEP 2 STEP 3 Prairie CIPAN CIPAN+Pr Combiné A.Bio. 6 A.Bio. 3

4.2. Intérêt d’une agriculture intégrée (biologique) 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 4.2. Intérêt d’une agriculture intégrée (biologique) 36 100 km North Sea Channel Seine Scheldt Somme Rhine N STEP Ref. Combiné A.Bio. 6mgN Pristine Prairie Cipan A.Bio. 3mgN Cipan+Pr Rapport N:P hiver Les potentialités à long terme, du développement d’une agriculture intégrée: la reconquête du bon état dans les réseaux hydrographiques mesure la plus efficace pour réduire les blooms de Phaeocystis réduction du rapport N:P sous la valeur seuil OSPAR PP annuelle, gC m-2 y-1 Max Phaeo cells :106 l-1

Consommation humaine et animale, kgN/km²/an 1. Anthropisation 2. Fonctionnement 3. Évolution tendancielle 4. Analyse prospective 4.2. Intérêt d’une agriculture intégrée (biologique) 37 Escaut Production agricole, kgN/km²/an Consommation humaine et animale, kgN/km²/an

Questionnement initial : Apports de cette étude : Conclusions Perspectives 38 Questionnement initial : Apports de cette étude : caractériser le fonctionnement des 3 réseaux hydrographiques Proposer une description homogène d’un espace fortement contrasté Étendre une modélisation déterministe des transferts de nutriments à l’ensemble des 3 réseaux hydrographiques déterminer la contribution des bassins à l’eutrophisation de la zone côtière franco-belge Couplage des modèles du fonctionnement des réseaux hydrographiques avec un modèle marin-côtier Approche intégrée des transfert de nutriments depuis les bassins versant, aux flux exportés à la zone côtière et de leurs impacts sur la production algale évaluer les moyens de restaurer l’équilibre de ces apports à la mer, et limiter l’eutrophisation de la bande côtière A court terme, effet limité des politiques actuelles - impact significatif d’une réduction du phosphore sur les niveaux de production algale - difficulté de revenir à un rapport N:P équilibré - nécessité d’une modification profonde des pratiques agricoles A long terme, mise en place d’une agriculture intégrée - persistance des blooms de Phaeocystis à la zone côtière - amélioration significative de la contamination des eaux continentales

Limite de la démarche prospective Conclusion Perspectives 39 Limite de la démarche prospective définition des conditions limites amont au modèle Riverstrahler: intégration des transferts sol- eau basée sur des résultats expérimentaux ou empiriques Évolution vers une modélisation complète du fonctionnement biogéochimique des bassins versant réalisme des scénarios proposés à long terme (ex : agriculture intégrée) appréhender les dynamiques mondiales (socio-économie, politique) et leur impact à l’échelle régionale Compatibilité possible entre une description mondiale des contraintes s’appliquant aux hydrosystèmes, et une modélisation détaillée des processus dans les continuums régionaux Seine Somme Escaut GO Azote exportée kgN/km²/an GO GO AM AM AM

Modélisation spatialisée des flux de nutriments (N, P, Si) École doctorale Géosciences et ressources naturelles THESE DE DOCTORAT DE L’UNIVERSITE PIERRE ET MARIE CURIE Modélisation spatialisée des flux de nutriments (N, P, Si) des bassins de la Seine, de la Somme et de l’Escaut : impact sur l’eutrophisation de la Manche et de la Mer du Nord Présentée par Vincent THIEU co -direction: Josette GARNIER Gilles BILLEN 02.07.2009