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w w w . i f r e m e r . f r l f r e m e r La station instrumentée MAREL Carnot : Dix ans d’observation à haute fréquence d’une zone côtière sous influence anthropique (Manche orientale). Lefebvre A. 1 , Poisson-Caillault E. 2 , Rousseeuw K. 1, 2 , Hamad D. 2 , Soudant D. 3 , Gohin F. 4 , Facq J.-V. 5 , Repecaud M. 6 1 - IFREMER Centre Manche - Mer du Nord, Laboratoire Environnement & Ressources, BP 699, FR-62321 Boulogne-sur-Mer Cedex. 2 - LISIC - Université du Littoral Côte d’Opale - ULCO, BP 719, FR-62228 Calais. 3 - IFREMER Centre Atlantique, Service Valorisation de l'Information pour la Gestion Intégrée et la Surveillance, Rue de l'Ile d'Yeu, BP 21105, 44311 Nantes Cedex 03. 4 - IFREMER Centre Bretagne, ZI de la Pointe du Diable, Laboratoire d'Ecologie Pélagique, CS 10070, 29280 Plouzané. 5 - IFREMER Centre Manche - Mer du Nord, Laboratoire Comportement des Structures en Mer, BP 699, FR-62321 Boulogne-sur-Mer Cedex. 6 - IFREMER Centre Bretagne, ZI de la Pointe du Diable, Laboratoire Détection, Capteurs et Mesures, CS 10070, 29280 Plouzané. Colloque « Stations côtières HF Hauté Fréquence », 26-27 novembre 2014, Bordeaux.

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rLa station instrumentée MAREL Carnot :

Dix ans d’observation à haute fréquence d’une zone côtière

sous influence anthropique (Manche orientale).

Lefebvre A.1, Poisson-Caillault E.2, Rousseeuw K.1, 2, Hamad D.2, Soudant D.3,

Gohin F.4, Facq J.-V.5, Repecaud M.6

1 - IFREMER Centre Manche - Mer du Nord, Laboratoire Environnement & Ressources, BP 699, FR-62321

Boulogne-sur-Mer Cedex.

2 - LISIC - Université du Littoral Côte d’Opale - ULCO, BP 719, FR-62228 Calais.

3 - IFREMER Centre Atlantique, Service Valorisation de l'Information pour la Gestion Intégrée et la

Surveillance, Rue de l'Ile d'Yeu, BP 21105, 44311 Nantes Cedex 03.

4 - IFREMER Centre Bretagne, ZI de la Pointe du Diable, Laboratoire d'Ecologie Pélagique, CS 10070,

29280 Plouzané.

5 - IFREMER Centre Manche - Mer du Nord, Laboratoire Comportement des Structures en Mer, BP 699,

FR-62321 Boulogne-sur-Mer Cedex.

6 - IFREMER Centre Bretagne, ZI de la Pointe du Diable, Laboratoire Détection, Capteurs et Mesures, CS

10070, 29280 Plouzané.

Colloque « Stations côtières HF – Hauté Fréquence », 26-27 novembre 2014, Bordeaux.

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La station instrumentée MAREL Carnot

Port de

Boulogne/Mer

MAREL Carnot

Manche orientale

Découpe de la digue

Le tube (15 m, 12 T) Le flotteur

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Coffrets de réactifs analyseurs

Option : préleveur automatique

Analyseur sels nutritifs (NO3, SiO2, PO4)

Capteurs physico-chimiques

Module de contrôle et de transmission

Circuit hydraulique

ATELIER IFREMER

Systèmes de mesures

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rLes paramètres

Module principal : Module d’extension :

Température de l’eau Température de l’air

Conductivité Humidité relative

pH P.A.R. (lumière disponible pour la photosynthèse)

Turbidité Nitrate

Oxygène dissous Phosphate

Chlorophylle (Fluorescence) Silicate

(+ utilisation d’un préleveur automatique)

Fréquences : 3 séries de mesures par heure sur le module principal (ajustable)

Fréquence ajustable sur le module d’extension

http://www.ifremer.fr/difMarelCarnot/ /

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rLa base de données MAREL Carnot

Plus de 26 000 données/paramètre/an Problèmes majeurs : • Valeurs manquantes ou aberrantes Défaillance des capteurs, maintenance, défaut de transmission des données, ... • Paramètres inconnus Composition du phytoplancton, activités (dragages, ouverture du barrage Marguet, …)

• Traitement de certaines variables

Direction du vent

http://www.ifremer.fr/difMarelCarnot/

CORIOLIS

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Exemple d’application : Traitement opérationnel des données

de la Couleur de l’Eau pour l’observation et la surveillance

Fluorescence MAREL Carnot

de novembre 2010 à novembre 2011

Gohin et al., 2005; Gohin, 2011

Identification d’une défaillance

du capteur de fluorescence

Validation et utilisation des produits de

chlorophylle, matières en suspension, et dérivés

(Turbidité et Kpar).

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Histogram of VP90.mois

VP90.mois

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Histogram of VP90.quinzaine

VP90.quinzaine

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Histogram of VP90.semaine

VP90.semaine

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quency

0 1 2 3 4 5

050

150

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Résultat de la simulation d’un échantillonnage mensuel (1), bimensuel (2) ou

hebdomadaire (3) sur la distribution du P90 de la fluorescence - Données 2005 -

Filtre des données acquises entre le lundi et le vendredi entre 07h00 et 19h00.

Modification des paramètres

de tendances centrale et de dispersion

(1)

(2)

(3)

Exemple d’application : influence de la stratégie d’échantillonnage sur la

distribution du P90 (contexte DCE, OSPAR, DCSMM)

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Exemple d’application : Modèle de Markov Caché par apprentissage Non

Supervisé pour l’estimation d’états environnementaux (1/3)

① Collecte des 19 paramètres toutes les 20 minutes ;

② Alignement temporel, complétion de données, etc… ;

③ Segmentations de la base de données ;

④ Construction du Modèle de Markov Caché à partir des segmentations réalisées à l’étape ③ ;

⑤ Estimation des états de nouvelles données entrantes (MMC-NS + algorithme de Viterbi).

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Exemple d’application : Modèle de Markov Caché par apprentissage Non

Supervisé pour l’estimation d’états environnementaux (2/3)

Exemple de la salinité

Défaillance du capteur

Evénements

Extrêmes

Dynamique des états (N=7) (Période 2004-2008) Etats & Fluorescence

Exemple de la turbidité

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Exemple d’application : Modèle de Markov Caché par apprentissage Non

Supervisé pour l’estimation d’états environnementaux (3/3)

Estimation 2009 à partir du modèle MMC-NS (2004-2008)

Etats & Fluorescence

Salinité & Nitrate

Augm. Nitrate

Chute salinité

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Conclusions

• Implantation du système

Compromis des besoins scientifiques, techniques et logistiques

Importance de la présence d’une équipe de proximité (ou lointaine mais

très réactive, disponible !)

Accessibilité du site pour les maintenances

• Système automatisé !?

Ressources humaines & financières

Maintenances & métrologie

Bancarisation, validation & qualification des données

Valorisation des données (Dvpt méthodologique)

• Technologies

Besoin de jouvence et d’évolution (obsolescence des composants)

Adaptabilité (couplage avec d’autres systèmes – place et énergie

disponible !)

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Perspectives

- Acquisition de nouveaux paramètres via la plateforme MAREL Carnot :

=> Fluorimétrie spectrale & cytométrie

The Pocket Ferry Box (4H-JENA©)

O2 Cond

Temp

pH CDOM

Algae Online

Analyzer

(bbe©)

Cytomètre en flux

(Cytobuoy©)

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Perspectives

- Déploiement d’une ligne transmanche de type Ferry Box entre Calais et

Douvres (Contrat de Plan Etat Région 2015-2020 MARCO) ?

- Implantation d’un système MAREL

en baie de Somme dans le cadre des activités

du Parc Natural Marin des estuaires picards

et de la mer d’Opale (collab. AAMP) ?

- JERICO II (H2020) ? « Towards a joint European research infrastructure

network for coastal observatories” : Intégration du domaine côtier et de

davantage de biologie.

- DYMAPHY II (Interreg) ? (Voir communication Artigas F.A. et poster DYMAPHY)

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rMerci pour votre attention

Merci à tout le personnel impliqué

dans le projet MAREL Carnot

Merci aux financeurs du projet

MAREL Carnot