la station instrumentée marel carnot : dix ans d...
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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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0 1 2 3 4 5
050
150
250
Histogram of VP90.quinzaine
VP90.quinzaine
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050
150
250
Histogram of VP90.semaine
VP90.semaine
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quency
0 1 2 3 4 5
050
150
250
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