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Porteur du projet : O.Bernard (INRIA Sophia-Antipolis)
 
 

Equipes impliquées :
 

INRIA Sophia-Antipolis, COMORE project  (Contrôle et Modélisation des ressources renouvelables)  .	O.Bernard, J.-L.Gouzé, C.Prévost
UMR CNRS 6535, LOB  (Laboratoire d'Océanographie et Biogéochimie, Marseille)	Y.Leredde, J.-C.Poggiale, D.Nérini, C.Manté,
CNRS  URA 2077, L.O.V. (Laboratoire d'Océanographie de Villefranche)	L.Pawlowski et  A .Sciandra

 

Objectif du projet :

L'objectif du projet est de reproduire expérimentalement l'environnement de cellules phytoplanctonique tel qu'il peut être rencontré en milieu marin. Les expériences réalisées à l'aide de ce simulateur de milieu marin permettront alors de mieux étudier le mécanisme d'absorption du carbone par le phytoplancton au cours de la photosynthèse. Les modèles obtenus devraient donc contribuer à améliorer les prédictions de la quantité de carbone fixée durant la production primaire, ils permettront donc d'affiner l'estimation des flux de carbone entre l'océan et l'atmosphère.

Résumé des travaux :

Un nouveau modèle décrivant la croissance du phytoplancton co-limité par l’azote, l’intensité lumineuse et la température a été développé et validé. Ce modèle a été couplé au logiciel de simulation hydrodynamique côtière SIMPHONIE afin de simuler l’évolution 3-D des distributions spatiales des variables physiques, chimiques et biologiques au sein de la colonne d’eau. Les champs obtenus ont ensuite été utilisé pour reconstruire les trajectoires lagrangiennes des particules. Ce code de simulation a donc permis de recalculer l’environnement physico-chimique de cellules de phytoplancton, en fonction de leur position initiale. Des procédures de classement ont alors abouti à 7 classes d’environnements perçues par les algues. Parallèlement, le logiciel de pilotage des bio réacteurs, qui permettra de reconstruire expérimentalement ces trajectoires a été conçu à l’aide d’un formalisme UML et son développement en langage JAVA est en cours.
 
 

Budget (montant total alloué pour les 2 années: 110 kF = 16.75 kEuros):
 
 

Missions  (5 visites)	Année 1 Année 2	336Euros 586 Euros
PC LOB	Année 1	3048Euros
PC LOV	Année 1	2980Euros
Stages	Année 1 (O. Croce) Année 2 (G.Cesari) Année 2 (G.Mauguin*) Année 2 (C.Pénard)	4470Euros 2270 Euros 2354 Euros 1600 Euros
Total	Année 1 Année 2	10973Euros 6672 Euros
	TOTAL	17 645 Euros = 115 751 FF

Résumé du projet:
 
 

Développement d'un logiciel pour piloter et synchroniser les différents automates de culture et stocker les données dans une base.
  Résumé des travaux: L'objectif est de centraliser le pilotage des différents automates de culture qui jusqu'à présent ne communiquaient pas entre eux, de rassembler l'information récoltée et de la stocker dans une base de données. Enfin, ce logiciel devra permettre la mise en œuvre des algorithmes de contrôle sur la base des diverses informations recueillies. La maquette du logiciel a été réalisée, en TCL/Tk. Les flux d’information et l’interaction entre les divers modules ont été analysés et modélisés selon une approche UML. Le logiciel de pilotage est centré sur une base de données MySQL qui contient les paramètres des divers automates, et recueille les mesures des automates. La version définitive en JAVA est en cours de développement.

Rapport disponible :

• Développement du logiciel de pilotage du SEMPO : cahier des charges, conception d’une maquette, modélisation UML des flux d’information et développement en langage JAVA de l’application finale

C.Prévost, O.Croce, O.Bernard et A.Sciandra

Développement d'un modèle de croissance du phytoplancton.
  Résumé des travaux: Un modèle, appelé BioLov1, a été développé. il représente la croissance et la photosynthèse d'une population de cellules phytoplanctoniques limitées simultanément par la lumière et l'azote. L'étude mathématique de son comportement qualitatif montre qu'il transcrit de manière satisfaisante le comportement entrées-sorties à l’équilibre, c’est à dire que les tendances observées expérimentalement en réponse à une augmentation d’un forçage sont respectés. Des méthodes pour déterminer les paramètres ont été étudiées et le comportement global du modèle a été analysé. Le modèle, une fois ses paramètres identifiés présente une bonne adéquation quantitative avec les mesures expérimentales. Ce modèle a ensuite été modifié pour intégrer l’effet de la température. Les réponses expérimentales qualitatives ont alors permis de valider le comportement qualitatif du modèle, en réponse aux variations de la température. Le modèle BioLov2 représente donc l’influence simultanée de la lumière, de l’azote et de la température. Rapports disponibles :

• Modélisation des effets conjugués azote/lumière sur la croissance phytoplanctonique : Modèle BioLov1

• Modélisation des effets conjugués azote/lumière/température sur la croissance phytoplanctonique : Modèle BioLov2

Détermination des trajectoires à reproduire par le SEMPO
  Résumé des travaux : Ces travaux s’appuient sur le code de simulation 3-D d'hydrodynamique côtière SIMPHONIE. Nous avons développé dans ce code existant un suivi Lagrangien de particules. Le champ de vitesse calculé par le modèle sert à reconstruire les trajectoires Lagrangiennes des particules fluides. L'environnement physico-chimique de la particule peut ainsi être reconstruit. La situation océanique considérée est schématique : un upwelling côtier est généré par un vent constant (5 m.s^-1). Nous avons ensuite couplé ce modèle hydodynamique au modèle BioLov2 décrivant la croissance du phytoplancton en conditions de limitations par l’azote, la lumière et la température. Les simulations obtenues ont alors été utilisées pour reconstruire l’environnement de cellules situées à diverses positions initiales. Cette étude a ainsi générée un grand nombre de trajectoires caractérisées par des historiques physico-chimiques très différentes. Nous avons ensuite procédé à la classification des trajectoires obtenues afin de faire émerger des classes de trajectoires. Cette étude montre que 7 groupes peuvent être considérés. Chaque groupe correspond à une évolution type de l’environnement d’une cellule, et pourra par la suite être simulée in vitro par le SEMPO.

Rapports disponibles :

• Etude préliminaire: simulation des trajectoires de particules dans un upwelling côtier

• Couplage du modele hydrodynamique SYMPHONIE au modèle de croissance algale BioLov2 pour décrire l’environnement d’une cellule phytoplanctonique

• Pawlowski, Bernard, Le Floc'h et Sciandra, "Qualitative behaviour of a phytoplankton growth model in photobioreactor " conférence IFAC 2002 (Barcelone), 2002, CD-ROM.

• Pawlowski L., Bernard O., Le Floc'h E., Sciandra A., 2002. Le chémostat: un outil de développement et de validation de modèles de croissance  phytoplanctonique. Communication présentée par L.Pawlowski au XXIIème Séminaire de la Société Francophone de Biologie Théorique - Ecologie Aquatique : Théorie et  Expérience, Saint-Flour, 11 juin 2002.

 
•  Pawlowski L., 2002. Modélisation de l'effet conjugé azote/lumière sur la croissance du phytoplancton en chémostat: étude qualitative et validation. Communication présentée par L.Pawlowski à l'Ecole de printemps du GDR COREV, ile de Berder, 29 Mai 2002.

 
•  Pawlowski L., Bernard O., Le Floc'h E., Sciandra A., 2002. Nonlinear modelling of the coupling between carbon and nitrogen pathway during  phytoplankton growth. Validation with chemostat experiments on Rhodomonas Salina. Poster présenté par A.Sciandra au 2002 ASLO-AGU Ocean Sciences Meeting. Honolulu, Hawaii, 11-15 février 2002.
• Pawlowski L., Bernard O., Le Floc'h E., Sciandra A., 2002. Qualitative Behaviour of a phytoplankton growth model in a photobioreactor.    Présenté par O.Bernard au congrès IFAC 2002 . Barcelone, Espagne, 21-26 juillet 2002