La méthode ex-post

II.4.1. Détermination des facteurs de sensibilité

II.4.1.1. Facteur de sensibilité à l’eutrophisation des eaux de surface

La méthode ex-post base son facteur de sensibilité à l’eutrophisation des eaux de surfaces sur deux facteurs témoins d’une eutrophisation qui s’est déjà produite : la chlorophylle a et les phéopigments. Pour chaque prélèvement effectué (rivière et plan d’eau), les concentrations en chlorophylle a et en en phéopigments sont additionnées. Le résultat obtenu est la concentration totale en pigments photosynthétiques pour chaque station de mesures. L’ensemble des données est agrégé par secteur hydrographique pour calculer une fréquence d’eutrophisation des cours d’eau (équation 10) en utilisant les données de la période productive s’étalant de mars à octobre, l’eutrophisation étant

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considérée comme l’état de concentration en pigments photosynthétiques supérieur à 60 µg/L, d’après le SEQ-Eau . Les autres données en dehors de cette période sont exclues en raison des conditions climatiques ne satisfaisant pas le phénomène d’eutrophisation. Ce calcul met en jeu les données de concentration en chlorophylle a et phéopigment de 5454 stations de mesure de qualité de cours d’eau. Les données des cours d’eau couvrent une période de 10 ans (2004-2014) avec des mesures annuelles répétitives pour chaque station, au minimun de 4 sur la période productive si une mesure mensuelle n’est pas possible (Chevassus et al., 2012 ; ONEMA, 2010).

𝐹𝑆

= 𝑓𝑟é𝑞.

=^{𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑟é𝑙è𝑣𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑠 𝑑𝑜𝑛𝑡 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 > 60 𝜇𝑔/𝐿}

𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑟é𝑙è𝑣𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑢 𝑠𝑒𝑐𝑡𝑒𝑢𝑟 ℎ𝑦𝑑𝑟𝑜𝑔𝑟𝑎𝑝ℎ𝑖𝑞𝑢𝑒

Pour compléter cette collecte de données, sont ajouté celles de 412 plans d’eau répartie sur le territoire français et de taille supérieur à 50 ha.

A la différence des données en provenance des cours d’eau, les données provenant des plans d’eau, font seulement l’objet d’une surveillance annuelle voire triennale. Une typologie a été attribuée à chacun des plans d’eau en fonction de sa localisation, de sa géomtrie, de son bassin versant et de son hydrologe (Chevassus et al., 2012). La lettre A correspond aux plans d’eau artificiels tandis que la lettre N correspond aux plans d’eau naturels (Annexe 7). Des valeurs seuils de concentrations sont ensuite fixées pour chaque typologie établi au regard des concentrations en pigments ayant menées à une prolifération végétale anormale. Il y a donc des seuils de dépassement différents pour chaque plan d’eau tandis que, pour les cours d’eau, le SEQ-Eau fixe un seuil de dépassement identique pour tous. (Tableau 4).

Tableau 3: Valeurs seuil des classes d’état écologique des normes SEQ-Eau (articles R.212-10,R.212-11 er R.212-18 du code de l’environnement)

L’ensemble des facteurs de sensibilité à l’eutrophisation d’eau douce selon la méthode ex-post est présenté sur la carte en Annexe 8.

II.4.1.1. Facteur de sensibilité à l’eutrophisation des eaux côtières

Le calcul de sensibilité des eaux marines à l’eutrophisation par la méthode ex-post repose sur le calcul de fréquence de dépassement de seuils de concentration en chlorophylle a au-delà desquels on considère l’eutrophisation comme occurrente. Ces seuils de classes sont établis spécifiquement par regroupement de masses d’eau appartenant à une même ouverture maritime (Tableau 4).

Tableau 4 : Valeurs seuil du bon état écologique des masses d’eau marine (articles R. 212-10, R. 212-11 et R. 212-18 du code de l'environnement)

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Les seuils ont été fixés en France par l’IFREMER qui est également en charge de la surveillance de ces masses d’eau marine. Les données de concentrations en chlorophylle a n’étant pas disponible au public, elles peuvent être obtenues grâce à Gohin et al. (2001) ou au projet européen PREVIMER dont le but est de produire en routine des analyses et des prévisions sur l’état de l’environnement marin dans la zone côtière (www.previmer.org). Il s’agit d’images satellitaires obtenues par télédétection qui consiste à mesurer le signal (radiance) réémis par la couche de surface océanique après absorption et diffusion de la lumière solaire (irradiance). La réflectance marine est le rapport entre la radiance quittant l’eau et l’irradiance entrante. Les longueurs d’onde considérées sont celles du visible (400-700nm). Le phytoplancton étant caractérisé par son contenu en chlorophylle-a, pigment absorbant fortement dans le bleu (pic majeur à 443 nm) et dans le rouge (second pic d’absorption à 665 nm), la concentration en chlorophylle a est aisément déduite des rayonnements réemis (radiance). Une eau riche en chlorophylle a apparait vertes car les rayonnements bleu et rouge son préférentiellement absorbées et ne ressortent que partiellement de l’eau. Dit autrement, la concentration en chlorophylle a est inversement proportionnelle au rapport des réflectances Bleu/Vert. Cependant, les nombreux effets dues à l’agitation permanente des eaux côtières (courant, marrée, tempêtes) et aux substances organiques dissoutes colorées véhiculées dans le panache des fleuves, viennent interférer les mesures.

Gohin et al. établi une image satellitaire par mois, soit une concentration moyenne en chlorophylle a par mois pour les années 2003 à 2009 (annexe 9). L’agrégation des données satellitaires et leur superposition aux masses d’eau marines sous SIG ont permis d’obtenir les concentrations pigmentaires des 141 masses d’eau du littoral métropolitain français nécessaires au calcul des fréquences d’eutrophisation marine. Cette agrégation se fait sur les périodes productives respectives de chaque regroupement de masses d’eau (tableau 5).

Tableau 5 : Périodes productives des façades maritimes (articles R. 212-10, R. 212-11 et R. 212-18 du code de l'environnement)

D’autres part, on distingue les émissions de secteurs continentaux des émissions de secteurs littoraux. En effet, la supposition est faite que les mécanismes transfert des nitrates ayant lieu au sein du réseau hydrographique impact la concentration en nitrates à l’exutoire. Aucune recherche n’a été menée sur l’impact de la distance parcourue par les nutriments dans le réseau hydrographique en France. Une relation linéaire entre la distance parcourue et la fréquence d’eutrophisation a donc été posée comme hypothèse simplificatrice (Giraud, 2015). Ainsi, plus la distance parcourue par les nutriments dans le réseau hydrographique est grande, moins ils contribuent à l’impact eutrophisation marine. Les équations 11 et 12 permettent respectivement de calculer les FS eutrophisation marine de secteurs littoraux et continentaux.

𝐹𝑆

= 𝑓𝑟é𝑞

Équation 11 : Facteur de sensibilité à l’eutrophisation marine pour secteurs littoraux selon la méthode ex-post

𝐹𝑆

= 𝑓𝑟é𝑞

× (1 − ^{𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒}

𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒

)

Équation 12 : Facteur de sensibilité à l’eutrophisation marine pour secteurs continentaux selon la méthode ex-post La distance utilisée dans l’équation 12 correspond à la distance entre l’exutoire du secteur hydrographique à son exutoire final sur le littoral. La distance maximale correspond à la distance la plus grande calculée entre l’exutoire d’un secteur amont au secteur continental considéré à son exutoire final sur le littoral (Figure 23).

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Figure 23: Représentation schématique des distances de l’hypothèse de linéarisation émission – devenir Pour 22 secteurs hydrographiques situés dans le Nord et l’Est de la France, les exutoires maritimes ainsi que les distances à la mer n’ont pas pu être déterminés, du fait de la convergence du réseau hydrographique en dehors de la France. Leur facteur de caractérisation de l’eutrophisation marine sont ceux de la méthode CML, en d’autres termes, leur FS est égal à 1.

L’ensemble des facteurs de sensibilité à l’eutrophisation d’eau douce selon la méthode ex-post est présenté sur la carte en Annexe 10.

II.4.2. Intégration à un facteur de caractérisation spatialisé

La méthode ex-post ne prend pas en compte le devenir des nutriments (𝐹𝐹(𝑃)𝑖 = 𝐹𝐹(𝑁)𝑖= 1 ). Elle ne distingue par conséquent pas les secteurs continentaux et littoraux. Le jeu d’équation correspondant à cette méthode est identique au cas général d’unique distinction entre eutrophisation eau douce et marine :

𝐸𝑢𝑡𝑟𝑜𝑝ℎ𝑖𝑠𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛

= ∑

𝐸𝑢𝑡𝑟𝑜𝑝ℎ𝑖𝑠𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛

= ∑