variables de débit

2Pour tout le texte : N : montaisons totales C/f : CPUE annuelles

C : captures C/N : coefficient d'exploitation f : effort de pêche q : capturabilité (=C/f.N) Q : débit T : température

P : Pluviométrie

4) variables combinant débit et effort de pêche 5) variables de pluviométrie

6) variables combinant pluviométrie et effort de pêche 7) variables de température

8) variables combinant température et effort de pêche

Pour les deux rivières, les relations entre les paramètres halieutiques N, f, C, CPUE, C/N, q (groupe 1) ont été vérifiées. Puis, chaque groupe de variables a été proposé aux modèles combinant déjà les variables halieutiques. À chaque essai, les variables sont jugées sur leur contribution au modèle par le F partiel de Fisher (au seuil de signification de 0,05) et un contrôle graphique permet de vérifier si leur expression est valable ou si elle mérite une transformation (inverse, logarithme).

Quand une variable environnementale rentre de façon significative dans un modèle exprimant N en fonction de C ou C en fonction de N, elle est considérée comme efficace à la prévision de N par C et on repropose chaque groupe de variables au modèle ainsi obtenu. De façon à pouvoir comparer les modèles entre eux, nous utilisons le coefficient de dételmination ajusté.

2-1-4. Variables réglementaires

Des variables réglementaires ayant trait aux limitations d'exploitation ont été créees. Ainsi,

— Le quota quotidien

— Le quota annuel

— la durée de la saison de pêche (nombre de jours)

Des variables illustrant le succès de pêche ont été extraites. Ces variables peuvent contribuer aux modèles où figurent des variables halieutiques. Ce sont :

— Nombre de jours (pendant la saison de pêche) sans capture

— Nombre de jours (pendant la saison de pêche) sans effort de pêche

— Nombre de jours (pendant la saison de pêche) où l'effort de pêche n'a rapporté aucune capture.

— Somme des jours x pêcheurs les jours où il n'y a eu aucune capture

2-1-5. Construction des variables environnementales

2-1-5-1. Débit

Quelques auteurs ont recherché les influences du débit sur les montaisons.

Les recherches ont été menées à l'échelle annuelle (Alabaster 1970) ou quotidienne (Alabaster 1970, Brayshaw 1967). Les mêmes relations ont été recherchées entre captures et débit (Alabaster 1970).

Nous utilisons les résultats des auteurs précédents pour choisir les variables annuelles (qui nous ont semblées pertinentes dans notre cas). Les études citées peuvent concerner le saumon atlantique ou d'autres migrateurs anadromes, voire des espèces non migratrices.

Banks (1969) souligne l'effet direct possible des débits sur l'importance de la montaison annuelle. Les saumons seraient alors, lorsque certaines conditions sont réunies, "drainés" vers la rivière proche de leur rivière d'origine et montrant les débits les plus attractifs. Power (1981) étudiant les stocks de saumon atlantique d'Amérique du Nord, indique que les années de faibles pluviométrie entraînent un séjour plus long des saumons dans les aires de pêche commerciale. Si c'est le cas, en présence de pêche commerciale (Matane), les années de faibles débits montreront également des montaisons en rivière plus faibles. Ainsi, il y aurait une relation de forme N=f(Q).

Pour prévoir N, nous rechercherons plutôt les paramètres environnementaux agissant sur les relations captures—montaisons ou toute autre variable les représentant. Les captures seront évidemment dépendantes du nombre de poissons montés et donc "accessibles" (Laurec & Leguen 1981). Nous tiendrons donc compte du fait que les facteurs affectant les montaisons sont susceptibles d'intéresser les relations entre C et N.

Plusieurs auteurs (Alabaster 1970, Glova 1988, Millichamp & Lambert 1967, Stewart 1972) mettent en évidence que les captures sont favorisées par des valeurs de débit plus fortes que les valeurs fréquentes ou moyennes de la saison en cours ou que la valeur moyenne sur plusieurs années. La valeur moyenne du débit aurait donc une influence sur les captures (Alabaster & Graham 1988, Légaré 1990). Parmi les variables calculées nous avons donc utilisé le

— débit moyen quotidien de la saison de pêche (Average Daily flow, ADF des auteurs anglophones).

Si l'influence des variations de débit est souvent soupçonnée, elle est rarement démontrée que ce soit pour les captures ou les montaisons. Banks (1969), dans son analyse bibliographique des facteurs influençant les montaisons et captures de saumon, souligne les contradictions existant entre les publications traitant de la relation entre les variations de débit et les montaisons. Pour certains, ce sont les augmentations de débit qui font migrer le saumon ou favorisent les captures (Brayshaw 1967, Jensen & Johnsen 1988). Pour d'autres ce sont les diminutions de débit après crue (Davidson & al. 1943, Glova 1988, Stewart 1968).

Ou enfin les variations de débit quel que soit leur sens (Banks 1969, Brouard 1978, Davidson & al. 1943, Gee 1980), c'est—à—dire les périodes proches des crues. Posant l'hypothèse que le nombre de crues joue un rôle dans la relation entre les captures et les montaisons, nous avons utilisé les variables suivantes pour chaque année :

— le coefficient de variation des débits quotidiens : plus ce coefficient est fort, plus les débits ont varié au cours de la saison.

— le nombre variations des débits quotidiens : c'est—à—dire le nombre de changements de tendance du débit quelqu'en soit l'importance.

— le nombre de variations de débit x débit moyen : de façon à pondérer le nombre de variations par l'importance du débit sur la saison.

Pour tenir compte des résultats des publications faisant état de l'effet des variations de débit à court terme sur les captures, les variables suivantes ont été extraites pour chaque année :

— Somme des augmentations de débit entre le jour j et le jour j+1. La valeur de cette variable augmentera avec la fréquence et l'intensité des crues.

— Somme des diminutions de débit entre le jour j et le jour j+1. La valeur de cette variable augmentera (en valeur absolue) avec la fréquence et l'intensité des crues. Elle sera élevée (en valeur absolue) les années de faible hydraulicité.

— Moyenne des variations positives de débit pour refléter l'intensité moyenne des crues.

— Moyenne des variations négatives de débit pour refléter l'intensité des crues ou mettre en évidence les années de faible hydraulicité.

— Les 2 variables précédentes pondérées par l'importance du débit sur la saison de pêche (débit moyen).

Il est possible aussi que l'intensité des variations soit moins importante que leur occurence. Ainsi, nous avons extrait :

— Le nombre de jours de variation négative du débit.

— Le nombre de jours de variation positive du débit.

Supposant que le saumon atlantique est disponible, il est évident que les captures n'auront lieu que si l'effort de pêche est appliqué et que les conditions environnementales sont favorables. Nous avons donc tenté d'exprimer ces occurrences par des variables intégrant l'effort de pêche et les caractéristiques du débit :

— nombre de jours d'augmentation de débit où l'effort de pêche n'est pas nul.

— nombre de jours de diminution de débit où l'effort de pêche n'est pas nul.

somme du produit (quotidien effort x variation positive de débit)

— somme du produit quotidien effort x variation négative de débit

— nombre de jours pêcheur pendant les débits croissants

— nombre de jours pêcheur pendant les débits décroissants

— nombre de jours de débit croissant et effort nul.

— nombre de jours de débit décroissant et effort nul.

De nombreux auteurs considèrent qu'il existe des seuils de débit minimaux, au delà desquels la migration et/ou les captures des saumons sont entravées. La notion de débit minimum nécessaire à la migration est communément admise mais elle est beaucoup plus floue lorsqu'il s'agit des captures (Banks 1969, Stewart 1968b). Pour détecter la présence éventuelle de seuils minimaux ou maximaux de débit conditionnant les relations entre montaisons et captures nous avons extrait les paramètres suivants :

— débit minimum pour lequel les CPUE sont non nulles

— débit maximum pour lequel les CPUE sont non nulles

— débit minimum de la saison de pêche

— débit maximum de la saison de pêche

Nous avons également voulu tenir compte de l'importance des variations quotidiennes de débit.

— Augmentation journalière maximum du débit pour laquelle les CPUE sont non nulles.

— Diminution journalière maximum du débit pour laquelle les CPUE sont non nulles.

— Augmentation journalière maximum du débit dans la saison.

— Diminution journalière maximum du débit dans la saison.

2-1-5-2. Pluviométrie

L'effet de la pluviométrie est souvent discuté par les auteurs (Ellis in Banks 1969). Son effet direct sur les migrations est contesté par Brayshaw (1967), pour qui la pluviométrie n'agit que par l'intermédiaire du débit. Davidson & al.

(1943) ne considèrent la pluie que comme un facteur agissant sur débit par le biais des caractéristiques du bassin versant. Mills & al. (1966) mettent en évidence une relation entre les captures de saumon et la pluviométrie mensuelle.

Nous avons voulu prendre en compte le paramètre pluviométrie pour 2 raisons car c'est la pluviométrie qui conditionne les débits. Si les débits influencent les captures, il existe sans doute une expression du paramètre pluviométrie qui sera un indicateur du débit.

Les variables suivantes se rapportant à la pluviométrie ont été extraites.

Nous avons essayé dans la mesure du possible de reprendre des expressions de la pluviométrie permettant de recouper les variables débit utilisées.

— Pluie totale sur la saison. Ne peut être rapportée au débit sur la même période car ce dernier dépend des pluies intervenant avant la saison. Mais il peut représenter l'importance et le nombre de crues.

— Pluie moyenne : moyenne de précipitations quotidiennes sur la saison de pêche. Donne une expression de l'importance de la pluviométrie quotidienne pour les jours où il a plu. Mais ne donne aucune information sur la répartition temporelle de ces pluies.

— Coefficient de variation des précipitations quotidiennes.

Variable permettant de tenir compte de la variabilité des pluies quotidiennes.

— Écart type des précipitations quotidiennes x Pluie totale sur la saison. Permet de prendre en compte à la fois, la variabilité des pluies quotidiennes et l'importance de la pluviométrie de la saison. Cette variable peut être mise en relation directe avec le nombre de crues.

— Nombre de jours de pluie dans la saison de pêche. Ce paramètre permet de rendre compte de l'importance de la pluviométrie quotidienne quelque soit son intensité.

De façon à tester l'effet éventuel direct de la pluie sur les captures, les variables suivantes tentent de prendre en compte les occurrences entre pluie et effort de pêche.

— Nombre de jours—pêcheurs pendant les jours de pluie.

— Nombre de jours—pêcheurs pendant les jours de pluie x pluie totale sur la saison. Tient compte des occurrences pluie—

effort pondérées par l'importance de la pluviométrie sur la saison de pêche considérée.

Chaque bassin versant présentera des caractéristiques hydrologiques qui entraîneront des réponses spécifiques du débit aux pluies. Si le débit est le paramètre qui conditionne l'interaction montaisons—captures, et si il existe une valeur minimale de pluie nécessaire à une variation du débit, une forte valeur minimale de pluviométrie indiquera un nombre plus grand de variations importante de débit. De façon symétrique, une faible valeur de pluie maximale sera l'indice de faibles variations de débit. Les variables suivantes ont donc été extraites.

— Pluviométrie quotidienne minimum pendant la saison de pêche.

— Pluviométrie quotidienne maximum pendant la saison de pêche.

— Pluviométrie quotidienne maximum x nombre jour—pêcheur des jours sans pluie.

— Pluviométrie quotidienne maximum x nombre jour—pêcheur des jours avec pluie.

De façon à reprendre le plus fidèlement possible le nombre de crues par la pluviométrie, nous avons extrait le nombre de périodes pluvieuses c'est—à—dire regroupé les jours consécutifs de pluie. D'autres variables ont ainsi été générées :

— nombre de périodes pluvieuses

— moyenne des précipitations des périodes. Donne l'intensité moyenne des périodes pluvieuses pendant la saison de pêche.

— Écart type des précipitations des périodes pluvieuses de façon à rendre compte de la variabilité des totaux pluviométriques. Plus cette variable présentera une forte valeur, plus on pourra s'attendre à l'existence de crues importantes dans la saison.

— coefficient de variation calculé sur les précipitations des périodes pluvieuses. Rapporte la variabilité des précipitations à leur moyenne.

2-1-5-3. Température

La température est le facteur le plus souvent cité après le débit pour son action sur les montaisons et les captures. Dans sa synthèse bibliographique, Banks (1969), cite des travaux où les températures d'eau agissent par seuils au delà desquelles les montaisons et les captures sont entravées (Gee 1980). Mais il reste que l'action de la température sur les montaisons est controversée (Banks 1969).

Alabaster & Graham (1988), étudiant les captures de truite brune (Salmo trutta), constatent que les CPUE des pêcheurs à la ligne diminuent avec la température de l'eau. Davidson & al. (1943) ne détectent aucune influence des températures de l'eau sur les passages de saumon rose (Oncorhynchus gorbuscha) à la barrière de comptage. Gee (1980) ne peut mettre en relation température et CPUE de saumon atlantique. Mills et al. (1986) ne peuvent mettre en relation directe captures et température. Stewart (1972) met en évidence que la migration est plus fréquente quand la température de l'air est inférieure à la température de l'eau.

Nous avons extrait des variables relatives aux valeurs absolues de température et aux variations quotidiennes. Ces variables sont similaires à celles construites pour le débit. Nous avons également construit des variables exprimant les occurrences des caractéristiques de température avec les captures.

A WIN

C/N : taux d'exploitation qe4 : capturabilité

Les températures de l'eau pour la Trinité et la Matane n'étaient disponibles que pour un faible nombre d'années (7 et 5 respectivement). Selon les années, les périodes d'enregistrement des températures d'eau recouvrent plus ou moins bien celles de l'ouverture de la pêche. Cherchant à construire des indices annuels de façon à éventuellement les inclure dans un modèle prédictif, nous avons préféré utiliser les température de l'air. De plus, les températures quotidiennes de l'eau et de l'air sont étroitement corrélées ( Davidson & al. 1943, Morin & al. 1983).

>2. Résultats

La liste des variables extraites à partir des paramètres bruts est donnée en annexe 1. La méthode d'analyse conduit à essayer un nombre important de combinaisons de variables. Pour alléger l'exposé, nous ne donnerons que les résultats des combinaisons les plus performantes trouvées à chaque tentative avec un nouveau groupe de paramètres.

Chaque modèle retenu est codé par l'initiale de la rivière (Matane ou Trinité) et un numéro. On peut retrouver les distributions de résidus de chaque modèle en annexe 2 ainsi que la comparaison des valeurs observées et des valeurs obtenues par le modèle (voir légende en première page de l'annexe 2).

2-2-1. Matane

Dans le cas de la Matane, les variables combinant effort de pêche et paramètre environnemental n'ont pas été introduites dans l'analyse. L'absence de données d'effort de pêche quotidien fiables aurait entraîné de nombreuses valeurs erronées de ces variables.

2-2-1-1. Les relations entre variables halieutiques

La figure 4 montre les évolutions temporelles des divers paramètres halieutiques.

Pour les montaisons, 80%, des valeurs sont comprises entre 2000 et 4000. Deux années montrent des valeurs exceptionnelles : 1971 année de très faibles montées et 1980 où les plus fortes montées de la série ont été observées.

Visuellement, les captures suivent assez fidèlement les variations des montaisons présentant les deux mêmes valeurs extrêmes pour les mêmes années. On peut observer également que les autres valeurs minimum des captures correspondent à des valeurs de l'effort très basses (1989, 1983, 1979 entre autres). Parmi les variables halieutiques simples ce sont les captures et l'effort qui présentent les coefficients de variation les plus élevés 52% et 48% respectivement. Les montaisons ne présentent qu'un coefficient de variation de 31%.

Les paramètres halieutiques composés C/N, C/f, q, présentent des variations en général importantes et difficiles à interpréter de visu. C/N est le paramètre présentant le plus faible coefficient de variation (28%). On y retrouve les valeurs extrêmes déjà notées pour C et N. Les CPUE, ont un coefficient de variation de 50%. On remarque 3 valeurs extrêmes : 1967, 1972 et 1980. La valeur de l'année 1972 ne correspond à aucune valeur exceptionnelle des paramètres simples alors que 1967 et 1980 représentent respectivement les années de plus faibles captures et de plus fortes montaisons/captures. La plus forte variabilité est présentée par la capturabilité, un coefficient de variation de 123% qui fait ressortir les résultats exceptionnels de 1971. On remarque aussi la valeur de 1972 déjà ressortie avec les CPUE.

Nous avons tenté de corréler les différentes variables halieutiques au sein des relations suivantes (tableau 2):

Tableau 2 : Relations entre paramètres halieutiques pour la rivière Matane :

Dans les relations significatives ci—dessus, aucune ne montre de particulière des résidus. Nous avons donc conservé les modèles utilisés. Les résultats de la relation C=f(f) restent pratiquement inchangés retire (en raison de données C et N manquantes) de l'analyse les six années des autres relations (r2=0,38). Les années 1971, 1972 et 1980 présentent résidus importants.

La relation permettant la meilleure expression entre les paramètres N, C, f de la forme C=f (fN). L'effort de pêche n'intervient pas significativement dans relations sauf pour C=f(fN). N et f sont liés par une relation de type

12=0,57.

2-2-1-2. Règlements de pêche

Trois variables relatives aux limitations imposées aux pêcheurs ont été testées: quota quotidien, quota annuel et durée totale de la saison de pêche. La variable quota quotidien comporte une difficulté de codage pour les années récentes où il est permis de prendre un deuxième saumon si le premier est un madeleineau.

On ne peut affecter à ce quota la valeur 2 ou la valeur 1, par contre, sa valeur est entre ces deux limites. On a donc construit une variable continue où cette valeur de quota équivaut à 1,5. On a également recodé la variable "quota quotidien" en 4 variables binaires décrivant les 5 états qu'elle peut prendre (méthode des variables muettes).

Nous avons recherché la relation entre N et C comprenant un ou des paramètres réglementaires. Pour intégrer le paramètre de quota quotidien nous avons forçé les 4 variables binaires à rentrer dans le modèle. Le modèle présentant de r2 le plus fort est alors :

Variable expliquée C (QQx représentant la variable binaire de chaque type de quota)

C4,389N-216QQ1-62QQ1,5+158QQ2-108 QQ3-213

Ce modèle a été rejeté en raison de la part de variance expliquée par l'ensemble des 4 variables quota binaire qui est insignifiante.

Proposant le même modèle en remplaçant les variables binaires de quota par la variable continue du quota quotidien, on obtient :

•M4 : C=3,869.10-5(fN)+189(quota quotidien)-70. r2=0,68

Les résidus placés en fonction des valeurs de captures ne montrent pas de relation forte mais deux valeurs très éloignées (années 1972 et 1980 déjà mises en évidence en M3). La variable quota quotidien montre un F partiel de 4,9 significatif (F(0,05;1;17)=4,45). le signe positif de la variable "quota quotidien" indique que les quotas plus élevés favorisent les captures. Toutefois, la faible valeur de ce F partiel par rapport à celui de la variable fN nous indique que le quota quotidien intervient faiblement sur la relation entre montaisons et captures.

En choisissant une variable comportant les montaisons comme variable expliquée, on obtient :

•M5 : fN=16080C-312543(durée saison)+3,5116.107.

r2=0,68

Mais le F partiel de la variable "durée saison" (F=4,48) est très proche de la valeur limite (F(0,05;1;17)=4,45). Le modèle précédent est la réécriture du modèle M4 et le fait que la variable Quota quotidien ne rentre plus en M5 confirme la faible contribution de cette variable à la relation entre C et N. De plus, les résidus placés en fonction des valeurs observées de C, présentent une forme en fuseau indiquant un modèle non satisfaisant.

2-2-1-3. Succès de pêche quotidien

La seule variable représentant ce groupe est le nombre de jours (rapporté à la duréee de la saison) où les captures sont nulles (nbjC=O/durée saison). Nous n'avons pas utilisé les variables faisant appel à l'effort quotidien, celui- ci étant partiel sur la Matane.

Avec C comme variable expliquée, le modèle présentant un r2 maximum est :

•M16 : C=0,324N-720(nbjC=0/durée saison)+350(quota quotidien)-456. r2=0,82

Le F partiel de (nbjC/durée saison ; F=5,02) est proche de la valeur limite (P .- (0,05;1;14)=4,60). Toutefois, le r2 a notablement augmenté par rapport aux modèles précédents et la variable "quota quotidien" exprime une part de la variance beaucoup plus forte que dans le modèle M4. Les résidus sont tous positifs pour les valeurs de captures estimées inférieures à 800.

Si on propose à ce modèle, la variable fN, on retrouve une relation C=f(fN) r2=0,63 qui ne correspond pas à M3. Il faut noter qu'en entrant la variable (nbjC=O/durée saison), les années 1969 et 1970 disparaissent de l'analyse

Si on propose à ce modèle, la variable fN, on retrouve une relation C=f(fN) r2=0,63 qui ne correspond pas à M3. Il faut noter qu'en entrant la variable (nbjC=O/durée saison), les années 1969 et 1970 disparaissent de l'analyse